专利名称：不接地系统接地故障信号测量方法和保护装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力系统接地故障信号测量方法和保护装置，特别适用于不接地系统的输电线路接地故障信号的测量和保护装置。
背景技术：
目前，在电力系统不同等级的输配电线路中，35KV以下输配电线路通常以小电流接地(经消弧线圈接地)和不接地方式运行，上述运行方式，单相接地故障占线路事故率总量的80%以上，不接地方式运行的输配电线路，发生单相接地故障后，系统故障相电压降低，非故障相电压升高，故障线路虽能短时运行，但对运行中的设备产生威胁，因变电站内输配电线路不只一条，规程要求在短时间内发现故障线路并进行处理。由于接地故障千差万别，目前国内外采用的接地故障选线方式也各不相同，申请号91103633. 4，名称为“小电流接地的检测方法及装置”专利，采用比较各出线零序电流与非故障电流的方法判别故障；申请号94106374. 7，名称为“小电流系统单项接地保护方法及装置”专利，采用快速比较零序谐波无功的方法判别故障；申请号00114452. 9，名称为 “小电流接地系统接地保护方法”专利，采用计算各馈线负序电流变化量，根据负序电流电流大小、方向或能量函数来判别故障；上述每一种方法的故障信号源都选自各出线的公用电流互感器和电压互感器，判别故障线路的分辨率低。本发明对每条输电线路设置专用的故障信号测量点和测量元件，设计了新的测量电路和保护装置，提高了线路故障分辨率。

发明内容
本发明的目的是提供一种不接地系统接地故障信号测量新方法和保护装置，通过对接地信号测取点的选择、测量电路的设计以及保护装置的构成设计，使故障特征信号源和保护装置的形成成为可能，为了达到上述目的，采取了以下测量方法1、对变电站的电缆线路出线，故障信号测取点选在电缆头的屏蔽接地线端部，在端部敷设一根专用接地故障电流引线，在故障电流引线上安装一个穿心开口电流互感器， 穿心开口电流互感器旁边接一个专用避雷器；2、对变电站的架空线路出线，故障信号测取点选在出线的0号至6号杆的路径地下，在地下埋设一根接地电极，沿着出线路径敷设一根与接地极相连的接地电流采集线，电流采集线上安装一个穿心开口电流互感器，并在其旁边接一个专用避雷器，接地电极和接地线需要经过防腐处理；3、将每个穿心开口电流互感器上采集的二次信号送至检测装置，作为故障判别的信号源；4、在变电站接地变压器的中性点(或消弧线圈)接地线上安装一个穿心开口电流互感器，穿心开口电流互感器旁边接一个专用避雷器。实施本方法要求每一路接地电流采集接地线、每个接地变压器中性点，电压互感器的高压侧中性点接地线，都必须可靠的连接在变电站10KV、35KV开关室内主接地网上。为实现本发明方法，专门设计了一种保护装置，保护装置由电缆线路单相接地保护单元、架空线路单相接地保护单元、接地保护电流闭锁单元、接地保护电压闭锁单元、数模转换器和显示器构成，每一个单元结构如下1、电缆线路单相接地保护单元包含有电流继电器LJ，接地电流显示元件A，在其保护主回路中串联接入的有电流闭锁接点LJZ和电压闭锁接点YJ，在其保护主回路中并联接入的电路部分是瞬时动作时间控制元件SJ与信号控制元件XJ串联后动作于信号电路部分，延时动作时间控制元件SJl与开关跳闸控制元件TQ串联后动作于跳闸电路部分。2、架空线路单相接地保护单元的结构和电缆线路单相接地保护单元相同；接地保护电流闭锁单元由总接地电流变送器LJZ和接地电流数据显示A两部分组合构成；接地保护电压闭锁单元由电压变送器YJ、绝缘电压数据元件显示V两部分组合构成。保护装置的输入信号的来源为电缆线路单相接地保护单元的电流继电器LJ的输入信号来自电缆线路的穿心开口电流互感器，架空线路单相接地保护单元的电流变送器 LJ的输入信号来自架空线路的穿心开口电流互感器，接地保护电流闭锁单元的总接地电流变送器LJZ的输入信号来自系统变压器的开口电流互感器，接地保护电压闭锁单元的输入信号来自母线电压互感器二次绝缘监察开口三角线圈；电缆线路单相接地保护单元、架空线路单相接地保护单元、接地保护电流闭锁单元和接地保护电压闭锁单元的输出信号经数模转换器后送至显示器。新的测量方法和保护装置由于采用了特殊的故障信号测量点，与现广泛采用的技术与装置相比，提高了故障的识别率，使保护装置能够可靠地选择故障线路并动作于跳闸和发出故障信号。


图1不接地系统接地故障信号测量方法和保护装置原理接线图在图中，不接地系统的主变压器为1、电缆线路2、母线电压互感器3、系统接地变压器4、系统接地变压器中性点采集接地电流互感器5、电缆线路采集接地电流互感器6、开关室内接地网7、避雷器8、电缆出线专用接地故障电流引线9、用户接地网10、母线电压互感器的开口三角电压变送器11、架空线路采集架空线路接地电流互感器12、避雷器13、防腐接地线14、接地电极15、架空输电线16。图2不接地系统接地故障保护装置结构方框图。在图中，电缆线路单相接地保护单元为17、架空线路单相接地保护单元18、接地保护电流闭锁单元19、接地保护电压闭锁单元20、数模转换器21、和显示器22。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的具体实施方法和装置的结构作进一步详细的说明。图1给出了不接地系统接地故障信号测量方法和保护装置原理接线图，针对变电站的电缆出线和每条架空线路出线，所采用测量故障信号的方法分别为1、对变电站的电缆线路出线，故障信号测取点选在室内电缆头的屏蔽接地线端部，在端部敷设一根专用接地故障电流引线(9)，在(9)上安装一个穿心开口电流互感器(6)，为了防止雷电冲击波侵入，在穿心开口电流互感器(6)旁边接一个专用避雷器(8)。2、对变电站的架空线路出线，故障信号测取点选在出线的0号杆至6号杆的路径地下，选择一个合适地点，并在地下埋设一根接地电极(15)，沿着出线路径敷设一根与接地极(15)相连的接地电流采集线(14)，在电流采集线(14)的合适部位上安装一个穿心开口电流互感器(12)，并在(12)旁边接一个专用避雷器(13)，接地电极和接地线需要经过防腐处理。3、将穿心开口电流互感器(6)和(12)上采集的二次信号送至检测装置，作为故障判别的信号源。4、在变电站接地变压器的中性点(或消弧线圈)的中性点接地线上安装一个穿心开口电流互感器(5)，作为判定线路接地的可靠信号源，穿心开口电流互感器(5)旁边接一个专用避雷器(8)。本方法要求每一路接地电流采集接地线，每个接地变压器中性点，电压互感器的高压侧中性点接地线，都必须可靠的连接在变电站10KV、35KV开关室内主接地网上。图2给出了不接地系统接地故障保护装置结构方框图，本保护装置由电缆线路单相接地保护单元(17)、架空线路单相接地保护单元(18)、接地保护电流闭锁单元(19)、接地保护电压闭锁单元00)、数模转换器和显示器02)构成，装置的每一个保护单元结构如下1、电缆线路单相接地保护单元(17)包含有电流继电器LJ，接地电流显示元件A， 在其保护主回路中串联接入的有电流闭锁接点LJZ和电压闭锁接点YJ，在其保护主回路中并联接入的电路部分是瞬时动作时间控制元件SJ与信号控制元件XJ串联后动作于信号电路部分，延时动作时间控制元件SJl与开关跳闸控制元件TQ串联后动作于跳闸电路部分。2、架空线路单相接地保护单元(18)的结构和电缆线路单相接地保护单元(17)相同；接地保护电流闭锁单元(19)由总接地电流变送器LJZ和接地电流数据显示A两部分组合构成；接地保护电压闭锁单元OO)由电压变送器YJ、绝缘电压数据元件显示V两部分组合构成。保护装置的输入信号的来源为电缆线路单相接地保护单元(17)的电流继电器 LJ的输入信号来自穿心开口电流互感器(6)，架空线路单相接地保护单元(18)的电流变送器LJ的输入信号来自穿心开口电流互感器(12)，接地保护电流闭锁单元(19)的总接地电流变送器LJZ的输入信号来自开口电流互感器(5)，接地保护电压闭锁单元OO)的输入信号来自母线电压互感器二次绝缘监察开口三角线圈(11)；电缆线路单相接地保护单元 (17)、架空线路单相接地保护单元(18)、接地保护电流闭锁单元(19)和接地保护电压闭锁单元OO)的输出信号经数模转换器后送至显示器02)。保护装置动作说明如下1、当电缆线路发生单相接地故障，用户接地网中的接地故障电流信号通过电缆屏蔽线回流到接地变压器的中性点。电缆屏蔽接地线上的电流变送器(6)产生信号，电缆线路单相接地保护单元(17)的电流继电器LJ启动。2、高压架空线路发生单相接地故障，线路接地电流沿着架空线路地下埋设的接地极(15)和接地电流采集线(14)回流到接地变压器(4)的中性点。线路接地电流变送器(12)产生信号，架空线路单相接地保护单元(18)的电流变送器LJ启动。3、在电缆线路和架空线路发生接地故障的同时，接地变压器中性点安装的电流变送器(5)同时起动，LJ Z接点闭合。母线电压互感器的开口三角电压变送器电压升高，起动YJ接点经时间元件SJl延时闭合，起动线路接地保护单元(17) (18)完成切断接地故障线路开关工作。4、线路发生瞬时接地故障，线路接地电流变送器(6)、(12)，接地变压器中性点安装的电流变送器(5)，绝缘监察开口三角电压YJ接点，时间SJ接点同时闭合，发出具体某线路瞬时接地信号。5、线路瞬时接地YJ电压闭锁接点和时间SJ 1接点不闭合，保护跳闸回路不动作。6、线路发生永久性接地故障，LJ、LJZ、电压闭锁接点YJ和时间SJ-I接点同时闭合，起动保护跳闸回路完成切断故障线路工作。7、电缆线路和架空线路正常运行中的泄漏电流和电容电流，经电流变送器模数转换在屏幕上显示出来。本保护装置的具体接线按照继电保护的接线要求和规程进行，装置中所选用的电气、电子、电器等元件，都选用国际标准中通用的电工元器件，每个元件的具体接线按元件要求执行，在此不做详细说明。
权利要求
1.一种不接地系统接地故障信号测量方法和保护装置，其特征在于，所述测量方法包括以下步骤(1)对变电站的电缆线路出线，故障信号测取点选在电缆头的屏蔽接地线端部，在端部敷设一根专用接地故障电流引线(9)，在电流引线(9)上安装一个穿心开口电流互感器 (6)，穿心开口电流互感器(6)旁边接一个专用避雷器(8)；(2)对变电站的架空线路出线，故障信号测取点选在出线的0号杆至6号杆的路径地下，在地下埋设一根接地电极(15)，沿着出线路径敷设一根与接地极(1 相连的接地电流采集线(14)，电流采集线(14)上安装一个穿心开口电流互感器(12)，穿心开口电流互感器 (12)旁边接一个专用避雷器(13)，接地电极和接地线需要经过防腐处理；(3)将穿心开口电流互感器(6)和(1 上采集的二次信号送至检测装置，作为故障判别的信号源；(4)在变电站接地变压器的中性点(或消弧线圈)(4)的接地线上安装一个穿心开口电流互感器(5)，穿心开口电流互感器( 旁边接一个专用避雷器(8)。
2.根据权利要求1所述的不接地系统接地故障信号测量方法和保护装置，其特征是 每一路接地电流采集接地线、每个接地变压器中性点，电压互感器的高压侧中性点接地线， 都必须可靠的连接在变电站10KV、35KV开关室内主接地网上。
3.根据权利要求1所述的不接地系统接地故障保护装置，其特征是保护装置由电缆线路单相接地保护单元(17)、架空线路单相接地保护单元(18)、接地保护电流闭锁单元 (19)、接地保护电压闭锁单元(20)、数模转换器和显示器0 构成，每一个保护单元结构如下(1)电缆线路单相接地保护单元(17)包含有电流继电器LJ，接地电流显示元件A，在其保护主回路中串联接入的有电流闭锁接点LJZ和电压闭锁接点YJ，在其保护主回路中并联接入的电路部分是瞬时动作时间控制元件SJ与信号控制元件XJ串联后动作于信号电路部分，延时动作时间控制元件SJl与开关跳闸控制元件TQ串联后动作于跳闸电路部分；(2)架空线路单相接地保护单元(18)的结构和电缆线路单相接地保护单元(17)相同； 接地保护电流闭锁单元(19)由总接地电流变送器LJZ和接地电流数据显示A两部分组合构成；接地保护电压闭锁单元OO)由电压变送器YJ、绝缘电压数据元件显示V两部分组合构成。
4.根据权利要求3所述的不接地系统接地故障保护装置，其特征是电缆线路单相接地保护单元(17)的电流继电器LJ的输入信号来自穿心开口电流互感器(6)，架空线路单相接地保护单元(18)的电流变送器LJ的输入信号来自穿心开口电流互感器(12)，接地保护电流闭锁单元(19)的总接地电流变送器LJZ的输入信号来自开口电流互感器(5)，接地保护电压闭锁单元OO)的输入信号来自母线电压互感器二次绝缘监察开口三角线圈(11)； 电缆线路单相接地保护单元(17)、架空线路单相接地保护单元(18)、接地保护电流闭锁单元(19)和接地保护电压闭锁单元OO)的输出信号经数模转换器后送至显示器02)。
全文摘要
本发明公开了一种不接地系统接地故障信号测量方法和保护装置，其方法是电缆线路出线，故障信号测取点选在电缆头的屏蔽接地线端部，在端部敷设一根专用接地故障电流引线，并安装一个穿心开口电流互感器和专用避雷器；架空线路出线，故障信号测取点选在出线的0号至6号杆的路径地下，在地下埋设一根接地电极，敷设一根与接地极相连的接地电流采集线，安装一个穿心开口电流互感器和一个专用避雷器。保护装置由电缆线路单相接地保护单元、架空线路单相接地保护单元、接地保护电流闭锁单元、接地保护电压闭锁单元、数模转换器和显示器构成。采用本方法和保护装置可以提高线路接地故障的选线率，并快速处理故障。
文档编号G01R31/02GK102332707SQ20111015121
公开日2012年1月25日 申请日期2011年6月8日 优先权日2011年6月8日
发明者高政 申请人:高政