一种基于可分相投切电容器的小电流接地选线系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于可分相投切电容器的小电流接地选线系统，包括：控制终端以及连接控制终端的电容器组、母线电压采集终端、零序电流采集终端；所述电容器组包括分别并联于三相电源母线的三个电容器件，所述零序电流采集终端与母线电压采集终端分别采集三相电源多个出线的零序电流值与三相电源母线电压值。本发明专利技术通过在非故障相的母线上投入并联电容器，升高了系统的对地电容值，大大增加了流过故障相接地点的零序容性电流，且该容性零序电流增量是从投入的并联电容上流到故障线路中，并未流过其他非故障出线，因此使得接地线路的故障特征量十分明显，选线难度有了很大的降低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可分相投切电容器的小电流接地选线系统
本专利技术涉及电力配电系统领域，尤其涉及一种基于可分相投切电容器的小电流接地选线系统。
技术介绍
我国对小电流接地选线问题在上世纪五十年便开始研究，在上世纪八十年代第一代微机选线装置面世。随着相关的理论和技术不断发展，现在已有大量的新型小电流选线装置投入实际运行，而现场应用效果却不尽如人意。造成选线结果不准确的原因有很多，包括检测的信号中由于干扰信号太强，因此很难检测到故障信息；系统发生接地故障时往往会伴随铁磁谐振，对零序电流的检测扰动很大；提取故障特征量的算法有局限，需要完善等。但是造成小电流接地系统故障选线效果差的主要原因是接地点零序电流太小，故障信号微弱，零序电流互感器检测十分困难。小电流接地系统发生单相接地时接地点的过渡电阻高达数千欧甚至上万欧，这样造成接地点的零序电流往往只有几十到数百毫安，有些高阻接地甚至只有几个毫安，即便是发生是发生金属性接地，故障点零序电流往往也仅有几个安培，故障信息被淹没在输电线路中数十安甚至上百安的负荷电流中，无法判断故障线路。因此采集到正确可靠的故障信息是解决小电流接地选线难题的重要突破口。在专利号为CN102520314A的中国专利技术专利公开了一种小电流接地系统中单相接地故障选线的检测系统及方法，能够有效解决小电流接地系统中单相接地故障选线和定位的问题，但是该方案任然存储诸多缺陷，如该方案是与消弧线圈共同运行，消弧线圈的运行状态决定了本方案的运行状态，又如该方案仅仅只能在中性点经消弧线圈接地运行方式的系统运行，不能扩展到中性点不接地运行方式的系统，运用范围窄，系统构建价值不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种基于可分相投切电容器的小电流接地选线系统。本实施例中，如图1所示，一种基于可分相投切电容器的小电流接地选线系统，包括：控制终端以及连接控制终端的电容器组、母线电压采集终端、零序电流采集终端；所述电容器组包括分别并联于三相电源母线的三个电容器件，所述零序电流采集终端与母线电压采集终端分别采集三相电源多个出线的零序电流值与三相电源母线电压值，所述控制终端根据母线电压采集设备采集的三相母线电压控制电容器组中三个电容器件的通断，并根据多个出线的零序电流值输出故障选线。进一步的，所述的零序电流采集终端包括多个设置于出线线路的零序电流采集装置以及连接每个零序电流采集装置的第一通信单元，所述的零序电流采集装置为零序电流互感器。进一步的，所述的母线电压采集终端包括用于采集三相电源母线电压的母线电压采集装置以及连接母线电压采集装置的第二通信单元，所述的母线电压采集装置为母线电压互感器。进一步的，所述的控制终端还包括接收所述第一通信单元与所述第二通信单元发送的数据信息的第三通信单元。进一步的，所述的第一通信单元、第二通信单元以及第三通信单元为3G模块、4G模块或以太网模块中的一种或多种。进一步的，每个电容器件与控制终端之间设置有电路选通组件，用于根据控制终端下发的选通信号控制三个电容器件的通断，所述的电路选通组件为单相断路器。进一步的，所述的三个电容器件采用容值相等的单向投切电容。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术通过在非故障相的母线上投入并联电容器，升高了系统的对地电容值，大大增加了流过故障相接地点的零序容性电流，且该容性零序电流增量是从投入的并联电容上流到故障线路中，并未流过其他非故障出线，因此使得接地线路的故障特征量十分明显，选线难度有了很大的降低。(2)本专利技术的单相投切电容器选线装置作为独立间隔并联在母线上，其运行状态不受其他设备影响，相比于现有和消弧线圈并联工作的方案，消弧线圈的故障或退出会导致选线系统的退出，本方案的运行可靠性更高。(3)本专利技术既可以用于中性点经消弧线圈接地运行方式，也可以应用于中性点不接地运行方式的系统，应用范围更广。(4)本专利技术可以作为系统无功补偿装置使用。如果母线上的电容器由于故障或者其他原因退出运行，单相投切电容器选线装置通过设置断路器投切时间，将三个单相电容器同时投入运行，实现无功补偿。(5)本专利技术可以通过投切电容器改变系统电容参数，破坏谐振条件，解决电力系统中的铁磁谐振问题。附图说明图1是不接地系统发生单相接地故障时容性电流分布示意图。图2是系统发生单相接地故障零序网络等效电路示意图。图3是单相可投切电容器原理示意图。图4是单相可投切电容器接入后系统等效电路图。图5是本专利技术选线系统结构示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利技术的具体实施方式。本实施例中，如图1所示，为小电流接地系统发生单相故障时的接线图，该不接地系统中每条出现的对地电容可以近似认为相等，即C01＝C02＝C03＝C04；如果线路3中的C相线路发生金属性接地，整个系统的C相电压降为零，A、B两相电压上升为原来的倍，即为线电压，主变中性点O点的电压上升为相电压。如图2所示，为系统发生单相接地故障零序网络等效电路图。图2中U0—变压器中性点零序电压，发生金属性接地故障时该值为系统正常运行时的相电压E；Rd—为故障点接地电阻，发生金属性接地时该值为零；C1、C2、C3、C4—线路一到线路四的对地等效电容；I0—单相接地故障流过接地点的零序电流。由图2可知,流过故障点的零序电流等于系统中所有出线上零序电流之和。(1)发生金属性接地时，故障电流分析。设C1、C2、C3、C4四个并联电容的等效电容为C∑，那么发生单相金属性接地时：I0＝U0ωC∑；上式中ω＝2πf，其中f为电网频率，流过接地点的故障电流Id＝3I0。(2)发生非金属性接地时，故障电流分析系统中零序电流为：中性点零序电压为：由分析可知，当Rd值很大并且C∑很小，那么整个阻抗值很大，即发生高阻接地时，I0值会非常小，使得故障特征信号不明显，造成接地选线困难。本实施例中，如图3所示，为基于可分相投切电容器的小电流选线原理图。其具体工作过程为在母线的三相上分别并联一组电容器，每相母线上电容器的投切分别由单相断路器KA、KB、KC控制，系统正常运行时，这三个单相断路器均断开，当出线的某相发生接地故障，另外两个非故障相的断路器闭合，故障相的断路器不闭合，从而将相应的电容器组投入运行。其系统等效电路图如图4所示。在图4中，C∑为所有出线的对地等效电容，C补为在母线上并联的可分相投切的电容。由图4可知I0总＝I01+I02，其中I0总为流过故障接地点的零序电流。按照中性点位移电压不超过5％计算，即在10kV系统中，主变中性点零序电压约为500V，即U0≥500V时系统会发接地告警信号。当E＝5770V,ω＝314,由可知，如果系统等效电容已知，那么当接地电阻系统会发接地告警信号。...

【技术保护点】
1.一种基于可分相投切电容器的小电流接地选线系统，其特征在于，包括：控制终端以及连接控制终端的电容器组、母线电压采集终端、零序电流采集终端；所述电容器组包括分别并联于三相电源母线的三个电容器件，所述零序电流采集终端与母线电压采集终端分别采集三相电源多个出线的零序电流值与三相电源母线电压值，所述控制终端根据母线电压采集设备采集的三相母线电压控制电容器组中三个电容器件的通断，并根据多个出线的零序电流值输出故障选线。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于可分相投切电容器的小电流接地选线系统，其特征在于，包括：控制终端以及连接控制终端的电容器组、母线电压采集终端、零序电流采集终端；所述电容器组包括分别并联于三相电源母线的三个电容器件，所述零序电流采集终端与母线电压采集终端分别采集三相电源多个出线的零序电流值与三相电源母线电压值，所述控制终端根据母线电压采集设备采集的三相母线电压控制电容器组中三个电容器件的通断，并根据多个出线的零序电流值输出故障选线。


2.根据权利要求1所述的一种基于可分相投切电容器的小电流接地选线系统，其特征在于，所述的零序电流采集终端包括多个设置于出线线路的零序电流采集装置以及连接每个零序电流采集装置的第一通信单元。


3.根据权利要求2所述的一种基于可分相投切电容器的小电流接地选线系统，其特征在于，所述的零序电流采集装置为零序电流互感器。


4.根据权利要求1所述的一种基于可分相投切电容器的小电流接地选线系统，其特征在于，所述的母线电压采集终端包括用于采集三相电源母线电压的母线电压采集装置以及连接母线电压采集装置的第二通信单元。


5....

【专利技术属性】
技术研发人员：廖振，刘立才，叶尔波·对山别克，佀高峰，张启东，祁志江，阿热西恩·马合萨提，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司塔城供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65