专利名称：一种小接地电流系统单相接地选线方法
技术领域：
本发明涉及电力系统继电保护领域，特别涉及一种用于小接地电流系统发生单相接地短路的故障选线方法。
背景技术：
电力变压器中性点不直接接地的电力系统称为小接地电流系统。当这种系统发生单相接地短路时，没有故障回路，不会产生短路电流，电力系统继电保护可以不跳闸，电力系统允许继续运行一段时间。由于电力线路存在分布电容，虽然分布电容不太大，但是在单相接地点产生容性电流，对电力系统也是有害的。因此，这种系统发生单相接地短路时，继电保护必须发出报警信号，由运行值班人员做出相应处理，最后对故障线路进行停电检修。为了对故障线路进行停电检修，继电保护应当发出报警信号并指出故障线路。继电保护判断出是否发生单相接地短路很容易实现。但是，由于小接地电流系统发生单相接地短路时的容性电流较小，判断出哪一条线路发生故障就很困难。至今国内外还没有十分有效的办法解决。
传统的办法是利用电力系统发生单相接地故障时，自身产生的故障分量来检测。采用的技术方案中，有比较各条线路零序电流幅值大小的群幅比较原理；有比较各条线路零序电流相位差别的群相比较原理；也有两者结合的群幅群相比较原理。由于小接地电流系统发生单相接地短路时的故障容性电流随系统结构和运行方式的变化而变化，有时很大，有时很小，加上电流互感器TA误差等因素的影响，很多情况下，难以判断出故障线路。
为解决以上问题，中国专利申请号为CN-93111309.1的发明专利提出了一种外加交流信号的方法。即；从电力系统母线上电压互感器TV的二次侧加入一个介于两个谐波之间的正弦交流信号。由于TV的中性点接地，这样，外加的正弦交流信号在TV的接地点和单相短路接地点之间形成电流回路，然后用一探测仪检测该正弦交流信号的流向，从而检测出故障线路。由于电压互感器的额定容量有限，二次侧通入外加正弦交流信号的电流不可能很大，这将影响测量精度的提高。另外，为了躲避电力系统工频信号和各种谐波信号的干扰，选择两个谐波之间的频率作为外加正弦信号的工作频率。由于工作频率与谐波频率很接近，探测仪要滤除谐波信号，提取外加的工作信号，就十分困难。这些都影响到这种装置的探测效果。

发明内容本发明的目的是提供一种高灵敏度的小接地电流系统发生单相接地短路的故障选线方法。
本发明故障选线方法由信号发生器和信号探测仪两部分组成。
当继电保护检测到发生单相接地短路时，信号发生器通过TV二次侧向故障相发送一种脉冲信号。脉冲信号的脉冲宽度小于5毫秒；脉冲周期大于20毫秒；脉冲宽度和脉冲周期可手动调节和自动调节。信号发生器按一定的时间间隔发出N种不同周期的脉冲信号，其中N≥2。
信号探测仪测量各条线路脉冲信号幅值的大小，脉冲信号幅值最大者为故障线路。对应N种周期的脉冲信号分别选出N种结果，当M种结果为同一条线路时，其中M≥(2N/3)，信号探测仪指定该线路为故障线路。


图11---表示信号发生器；2---表示信号探测仪；3---表示电力系统变压器。
图1示出信号发生器的三个输出端分别与母线上电压互感器TV二次侧a、b、c相的连接方式。信号发生器通过TV二次侧向故障相发送一种外加脉冲信号，脉冲信号的流向如图中虚线所示。图1还表示信号探测仪从输电线路的零序TA接收脉冲信号的一种方式。
图2表示信号发生器发出脉冲信号的波形。其中t1表示脉冲宽度；t2表示脉冲周期。
图3表示信号发生器发出N种不同周期脉冲信号的波形。
图4为信号探测仪的结构示意图。其中SXn表示输入；A1表示滤波与脉冲信号提取单元；A2表示放大单元；A3表示幅值比较与判断单元；A4表示输出显示单元。
具体实施方式
图1示出信号发生器的三个输出端分别与母线上电压互感器TV二次侧a、b、c相的连接方式。继电保护测量TV二次侧a、b、c三相电压的大小，当某一相电压下降，另两相电压升高时，判别电力系统发生单相接地短路，并且电压下降的相别为故障相别。当继电保护检测到发生单相接地短路时，信号发生器通过TV二次侧向故障相发送一种图2所示的脉冲信号如果信号发生器发出的是正弦交流信号，则正弦交流信号功率愈大，信号的电流幅值就愈大；信号的电流幅值愈大，愈有利于信号探测仪的检测；故障选线的灵敏度和可靠性就愈高。由于电压互感器TV的额定功率有限，信号发生器送给TV的正弦交流信号功率不可能很大，电流的幅值也不可能很大。然而，如果信号发生器发出的不是正弦交流信号，而是脉冲信号，并且脉冲信号的宽度t1较窄，则在同等功率条件下，信号的幅值就可大大加大。信号探测仪检测的是外加信号的电流幅值，外加的脉冲信号宽度较小但幅值很大，可大大提高故障选线装置的灵敏度。
TV的中性点接地，外加的脉冲信号在TV的接地点和单相短路接地点之间形成电流回路，脉冲信号的流向如图1中虚线所示，故障线路的脉冲电流较大。非故障线路有脉冲泄漏电流，电流比较小。比较所有线路的脉冲电流大小，脉冲电流最大者为故障线路。
图1表示信号探测仪从输电线路的零序TA接收脉冲信号的一种方式。零序电流互感器TA的输出接至信号探测仪的输入端SXn(n＝1，2，…N)。信号探测仪可以多种方式实现。图3示出信号探测仪的一种结构。零序电流互感器感应输电线路中的脉冲信号和其他交流电流信号，并送至信号探测仪的输入端SXn(n＝1，2，…N)。信号探测仪的A1滤除工频分量、各次谐波分量和各种干扰信号，提取信号发生器发出的脉冲信号。工作的脉冲信号经A2放大电路放大，送至A3比较电路。比较电路选出脉冲信号最大者，为该周期脉冲信号选出的故障线路，并送至储存单元。对应N种周期的脉冲信号分别选出N种结果，当M种结果为同一条线路时，其中M≥(2N/3)，信号探测仪指定该线路为故障线路。A4显示故障线路。
电力系统中的干扰信号，主要是各种高次谐波，要把一种与谐波频率很接近，又与谐波具有相同特征的正弦交变电流信号检测出来是十分困难的。要把谐波正弦交流信号和脉冲信号分辨出来就容易多了。采用脉冲信号作为外加工作信号，能够提高信号探测仪的检测灵敏度。
电力系统中存在着某种周期的脉冲干扰信号，该干扰信号的周期可能与信号发生器发出脉冲信号的周期相同，如果信号探测仪只用一种周期脉冲信号选出故障线路，其结果必然是错误的。采用信号发生器发出多种不同周期的脉冲信号，信号探测仪根据统计结果确定故障线路的方法，可提高故障选线装置的正确性。
由于电压互感器TV对脉冲信号的传变是利用了电感的暂态过程，不同脉冲宽度t1的脉冲信号在不同的电力系统中的传变效果是不一样的。针对不同的电力系统，调整脉冲信号的脉冲宽度t1，可以使脉冲信号的传变效果和故障选线装置的整体灵敏度达到最佳。
权利要求
1.一种用于小接地电流系统发生单相接地短路的故障选线方法，故障选线方法由信号发生器和信号探测仪两部分组成，其特征在于信号发生器通过TV二次侧向故障相发送一种脉冲信号，脉冲信号的脉冲宽度小于5毫秒；脉冲周期大于20毫秒；脉冲宽度和脉冲周期可手动调节和自动调节。
2.根据权利要求1所述的信号发生器，其特征在于信号发生器按一定的时间间隔发出N种不同周期的脉冲信号，其中N≥2。
全文摘要
本发明涉及电力系统继电保护领域，特别涉及一种用于小接地电流系统发生单相接地短路的故障选线方法。本发明的目的是提供一种高灵敏度的故障选线方法。本发明故障选线方法由信号发生器和信号探测器两部分组成。当继电保护检测到发生单相接地短路时，信号发生器通过TV二次侧向故障相发送一种脉冲信号。脉冲信号的脉冲宽度小于5毫秒；脉冲周期大于20毫秒；脉冲宽度和脉冲周期可手动调节或自动调节。信号发生器按一定的时间间隔发出N种不同周期的脉冲信号，其中N≥2。
文档编号G01R31/02GK1564007SQ20041002401
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月14日 优先权日2004年4月14日
发明者李晓明 申请人:山东大学