适用于小电流接地系统的接地故障自愈系统技术方案

本发明专利技术提供了一种适用于小电流接地系统的接地故障自愈系统，包括：数据采集模块和数据处理模块，数据采集模块用于实时采集测量点的电气量；数据处理模块根据电气量特征进行故障类型识别；若为单相接地故障，则断路器三相跳闸；三相自动重合闸，若为瞬时性故障，则故障消失重合闸成功；若为永久性故障，则重合闸失败，断路器立即再次跳开，对侧断路器加速跳开，备用电源自动投入；实现故障自愈。本发明专利技术提供的自愈方法及系统，有利于加速故障区段隔离与恢复供电，减少停电时间与停电范围，减小因停电带来的经济社会损失，提供供电可靠性，同时本技术方案适用范围广，反应速度快，具有良好的实用性能和经济性能。

Ground fault self-healing system for small current grounding system

【技术实现步骤摘要】
适用于小电流接地系统的接地故障自愈系统
本专利技术涉及电力系统
，具体而言，涉及一种适用于小电流接地系统的接地故障自愈系统。
技术介绍
配电网是电力系统的重要组成部分，也是面向用户供电的重要环节。配电网中性点接地方式对系统供电可靠性影响很大。目前配电网中性点通常采用小电流接地方式，既发生单相接地故障后无明显过电流的系统。在结构上，配电网通常采用开环结构，闭环运行的方式。每条馈线设分段保护，分段处为单断路器保护。配电自动化是实现对电力用户安全、可靠、连续供电的重要保障。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种适用于小电流接地系统的接地故障自愈系统。根据本专利技术提供的适用于小电流接地系统的接地故障自愈系统，包括：数据采集模块，用于实时采集输电线路的电气量数据；控制处理器，根据电气量数据特征进行接地故障识别判断，当判定为单相接地故障时，则控制断路器三相跳闸，再进行三相自动重合闸，若故障消失重合闸成功，则表示为瞬时性故障；若重合闸失败，则控制断路器立即再次跳开，对侧断路器加速跳开，并控制备用电源自动投入，实现故障自愈；数据存储模块，用于对数据采集模块采集的电气量数据，以及数据处理模块处理的中间数据与处理结果进行存储；通信模块，用于数据采集模块与控制处理器之间的数据通信；电源模块，用于为整个系统供电。优选的，所述电气量数据包括三相工频电压数据、三相电压行波数据和三相电流行波数据。优选的，所述数据采集模块采用高频测量装置，对于工频三相电压信号的采样频率为1kHz，对于三相电压行波信号和三相电流行波信号的采样频率均为1MHz。优选的，先对采集到的工频电气量进行相序变换处理，进行工频量的三相解耦，将ABC三相的量分别转换为正序、负序和零序分量；再对工频电气量进行离散傅里叶变换(DFT)，计算所需工频量的基波幅值得到工频三相电压；最后进行单相接地故障判断，判据为：一相电压UA小于设定阈值ε，接近于0；另外两相电压UB和UC超阈值Uset，上升为原来的倍；零序电压U0超阈值U0.set；对应工频启动判据为：优选的，的行波电气量进行相模变换处理，对行波量进行三相解耦，所述相模变换包括凯仑贝尔变换和克拉克变换，并利用零模电压行波与零模电流行波来判断断路器位于故障点的电源侧还是负荷侧。优选的，所述利用零模电压行波与零模电流行波来判断断路器位于故障点的电源侧还是负荷侧，具体为：对零模电压行波与零模电流行波进行二进小波变换，选择三次B样条函数的导数作为二进小波变换的基本小波函数，并采用第三尺度小波变换模极大值，用初始零模电压行波与初始零模电流行波所对应的小波变换模极大值MU、MI的正负来表征行波的极性：行波启动判据为：电压行波与电流行波首波头模极大值极性相反，判定启动，保证电源侧断路器先跳闸；时间整定原则为：断路器动作时间按照梯形原则整定，从线路末端到线路首端整定时间依次增加。优选的，次跳开后健全相的电气量特征，构造加速判据，加速对侧断路器跳闸，对侧断路器的加速判据为：在时间窗内，线路连续两次出现三相低电压，三相电压同时接近于0；对侧断路器加速跳开后，控制自动投切装置将备用电源投入，实现原负荷侧线路的供电恢复。相比相关现有技术，本专利技术的显著进步性至少体现在：所提供的一种适用于小电流接地系统的接地故障自愈系统，可以减少瞬时性故障引起的不必要停电，还可以缩短停电时间，缩小停电范围，减少因停电带来的经济损失，有效提高供电可靠性，避免配电线路单相接地运行，有效保护人身安全，具有很高的实用价值和经济价值。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1为本专利技术的一个实施例的适用于小电流接地系统的接地故障自愈系统的原理结构示意图；图2为根据本专利技术的一个实施例的配电网络示意图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本专利技术的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。请参阅图1，本专利技术的一个实施例，提出了一种适用于小电流接地系统的接地故障自愈系统，其中，该系统包括：数据采集模块，用于实时采集输电线路的电气量数据；控制处理器，根据电气量数据特征进行接地故障识别判断，当判定为单相接地故障时，则控制断路器三相跳闸，再进行三相自动重合闸，若故障消失重合闸成功，则表示为瞬时性故障；若重合闸失败，则控制断路器立即再次跳开，对侧断路器加速跳开，并控制备用电源自动投入，实现故障自愈；数据存储模块，用于对数据采集模块采集的电气量数据，以及数据处理模块处理的中间数据与处理结果进行存储；通信模块，用于数据采集模块与控制处理器之间的数据通信；电源模块，用于为整个系统供电。可以理解的是，在配电架空线路或者架空与电缆混合线路中发生的故障以瞬时性故障为主，断路器第一次动作切除故障后，故障点的绝缘强度能重新恢复，此时如果把断开的断路器再合上，就能恢复正常供电，这样可以有效提高供电可靠性，减少不必要的停电，缩短停电时间，缩小停电范围，避免因停电带来的经济损失。同时，若第一次重合闸失败，则可以确定故障为永久性故障，立即进行第二次跳闸，同时对端保护加速动作，避免配电线路单相接地运行，有效保护人身安全，避免触电事故发生。作为一种具体的，所述数据采集模块可设置于输电线路的测量点处，所采集的数据通过通信模块传输给所述控制处理器，控制处理器根据电气量数据特征分析识别是否存在单相接地故障，若存在单相接地故障，则控制断路器三相跳闸，再进行三相自动重合闸，若故障消失重合闸成功，则表示为瞬时性故障，作为一种优选的，此时，处理器可通过显示器进行瞬时性故障的报警显示，以提醒相关人员注意；若重合闸失败，则控制断路器立即再次跳开，对侧断路器加速跳开，并控制备用电源自动投入，实现故障自愈。作为优选的实施例方案，数据采集模块实时采集线路三相工频电压信号、三相电压行波信号和三相电流行波信号，进一步的，工频三相电压信号的采样频率为1kHz，三相电压行波信号的采样频率为1MHz，三相电流行波信号的采样频率为1MHz。根据采集行波信号判断，所监测的网络中是否发生了行波扰动。在该实施例中，需要满足行波采样率要求的高频测量装置，再根据采集到的行波信号判断，所监测的网络中是否发生了行波扰动。作为优选的实施例方案，若电气信号出现异常，则根据电气量特征进行故障类型识别，具体包括：先对采集到的工频电气量进行相序变换处理，对于工频量的三相解耦，通常需要用到相序变换，将AB本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.适用于小电流接地系统的接地故障自愈系统，其特征在于，包括：/n数据采集模块，用于实时采集输电线路的电气量数据；/n控制处理器，根据电气量数据特征进行接地故障识别判断，当判定为单相接地故障时，则控制断路器三相跳闸，再进行三相自动重合闸，若故障消失重合闸成功，则表示为瞬时性故障；若重合闸失败，则控制断路器立即再次跳开，对侧断路器加速跳开，并控制备用电源自动投入，实现故障自愈；/n数据存储模块，用于对数据采集模块采集的电气量数据，以及数据处理模块处理的中间数据与处理结果进行存储；/n通信模块，用于数据采集模块与控制处理器之间的数据通信；/n电源模块，用于为整个系统供电。/n

【技术特征摘要】
1.适用于小电流接地系统的接地故障自愈系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于实时采集输电线路的电气量数据；
控制处理器，根据电气量数据特征进行接地故障识别判断，当判定为单相接地故障时，则控制断路器三相跳闸，再进行三相自动重合闸，若故障消失重合闸成功，则表示为瞬时性故障；若重合闸失败，则控制断路器立即再次跳开，对侧断路器加速跳开，并控制备用电源自动投入，实现故障自愈；
数据存储模块，用于对数据采集模块采集的电气量数据，以及数据处理模块处理的中间数据与处理结果进行存储；
通信模块，用于数据采集模块与控制处理器之间的数据通信；
电源模块，用于为整个系统供电。


2.根据权利要求1所述的适用于小电流接地系统的接地故障自愈系统，其特征在于，所述电气量数据包括三相工频电压数据、三相电压行波数据和三相电流行波数据。


3.根据权利要求1所述的适用于小电流接地系统的接地故障自愈系统，其特征在于，所述数据采集模块采用高频测量装置，对于工频三相电压信号的采样频率为1kHz，对于三相电压行波信号和三相电流行波信号的采样频率均为1MHz。


4.根据权利要求1所述的适用于小电流接地系统的接地故障自愈系统，其特征在于，所述控制处理器根据电气量特征进行故障类型识别，具体包括：
先对采集到的工频电气量进行相序变换处理，进行工频量的三相解耦，将ABC三相的量分别转换为正序、负序和零序分量；
再对工频电气量进行离散傅里叶变换(DFT)，计算所需工频量的基波幅值得到工频三相电压；
最后进行单相接地故障判断，判据为：一相电压UA小于设定阈值ε，接近于0；另外两相电压UB和UC超阈值U...

【专利技术属性】
技术研发人员：张广梅，施慎行，赵一名，董新洲，颜霞，杨永祥，刘佳陇，李华鹏，张登利，潘富祥，陈晓，付锡康，李洪，赵攀，周海，方明利，张孝雄，黄松，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52