专利名称：小电流接地系统单相接地故障选线方法
小电流接地系统单相接地故障选线方法本发明属于电力系统领域，特别涉及一种小电流接地系统单相接地故障选线方法。
背景技术：
中性点为小电流接地系统发生单相接地时，故障电流为电容电流，幅值小 (10-30A)，故障线路断路器不会跳闸自动切除故障线路因此需确定故障线路，手动立刻或 经一段时延切除该故障线路。现有的故障选线方法和装置绝大多数是基于交流电气量，由于小电流接地系统包 括中点不接地，也包括中点经消弧线圈接地系统，基于交流电气量的故障选线方法存在可 靠性不高的问题。申请号为200310117359. 9的“小电流接地系统单相接地选线方法”专利 公开了一种利用线路CT 二次侧电流中获得故障线路电流行波，根据电流行波幅值及极性 进行故障线路判定的方法。由于CT的频响特性和行波从CT 一次绕组向二次绕组传递的特 性，在CT 二次绕组难以反映高压线路上真实的电流行波及幅值，且高速A/D技术复杂，可靠 性欠佳，使得这种方法也受到很大的限制。

发明内容
为了解决小电流接地系统单相接地故障线路确定的技术问题，本发明提出一种基 于故障电压行波到达时间先后的小电流接地系统单相接地故障选线方法。本发明解决上述技术问题的技术方案包括以下步骤单个变电站的小电流接地系 统中探测并记录变电站同一电压等级的母线各条馈线和母线的故障电压行波或电流行波 的精确达到时间和极性，最先到达者即为故障线路或线路电流行波与电压行波同极性者为 故障线路；两个变电站以上的小电流接地系统网络中探测并记录变电站同一电压等级的 母线各条馈线和母线的故障电压行波的精确达到时间，若二端变电站电压行波时差At =
tN-tM|彡Lnm/v且电压行波同极性，则联络线为故障线，上式中tN和tM分别为变电站母线 N、M电压行波前沿时间，ν为行波传输速率(m/ μ s)，Lnm为变电站母线N、M间联络线的长 度。上述的小电流接地系统单相接地故障选线方法，所述电压行波的采集步骤为用 穿芯式传感器串在各馈线进线电缆接地线上测量线路上电压行波，在母线PT开口三角形 绕组处测量母线电压行波，经高频同轴电缆送至行波采集装置进行记录。本发明的技术效果在于本发明探测并记录变电站同一电压等级的母线各条馈线 和母线的故障电压行波或电流行波的精确达到时间和极性，可以准确判断小电流接地系统 单相接地故障线，有利于及时采取措施，保证电网的安全运行。下面结合附图对本发明作进一步的说明。


图1为本发明中户内式配电装置变电站的小电流接地系统单相故障选线原理说
3明图。图2为本发明中户外式配电装置变电站构成的网络的小电流接地系统单相故障 选线原理说明图。图3为本发明实施例的结构图。
具体实施例方式本发明是利用单相接地故障时产生电压行波前沿到达时间选择故障线，其中对于 同一个变电站所有馈电线路，如果发生单相接地故障，则电压行波沿着故障线路传输到母 线，再向其他非接地故障线路传输。因此变电站故障线进线段首端电压行波前沿时间最早， 其次是母线上电压行波前沿时间，最后才是非接地线路进线段上电压行波前沿时间。故障线、非故障线和母线上的电压行波均是同方向。但是，故障线上电流行波和电 压行波同方向，而非故障线上电流行波与电压行波反方向。下面结合图1和图2，对本发明说明如下图1户内式配电装置变电站，馈线都是 有电缆进线段，其中I-N为变电站馈线，0为变电站母线。当变电站馈线N发生单线接地，故 障行波从故障点沿着故障线传输，其传输的次序是馈线N的进线端首端-末端-母线-其 它非故障线(1，2···Ν-1)的进线端末端(、，、…‘》、首端(、，、…‘》。因此故障行波前 沿时间顺序为tN < tN < tA < UptfV1) < (t1; V·· VJt' 1 t' 2-t' η 分别为电 压行波到达非故障线(1，2…N-1)的进线端末端的时间，Lt^V1分别为电压行波到达非 故障线(1，2…N-1)的进线端首端的时间，tN，t' N电压行波到达故障线N的进线端首端、 末端的时间。另一方面行波从故障点沿故障线N传输是前行波；而从母线向非故障线(1，
2···Ν-1)传输则是反行波。输电线行波理论已证明而
电流目Il仃莜=线路波阻抗，
gill在此，即￥ = 4 ^=-Zz(Kmi)即故障线N上
电机反订莜=负的线路波阻抗。 ，Σ,
电压、电流行波是同方向的，而非故障线电压、电流行波是反方向的。由于UK(K= 1，2…
Ν-1)是故障线N来的电压前行波在母线处的折射电压向非故障线传输，因此UK (K= 1，2···
Ν-1)与UN，U。是同方向的，这就是说故障线、非故障线和母线上的电压行波前沿均是同方
向。故障线电流行波与母线电压行波同方向，而非故障线电流行波与母线电压行波反方向。图2户外式配电装置变电站构成的网络，该网络含两个两个变电站N和M，两个以 上变电站的小电流接地系统网络也类似线路匪是两个变电站N和M的联络线。单相接地 的故障行波沿故障线匪向两个变电站传输。随着故障点的位置不同，两个变电站母线电压 行波前沿时间tN和tM相应变化，但其时差满足Δ t = I tN-tM I ( Lm/v其中ν为行波传输 速率(m/μ s)，Lnm为联络线的长度。相反，如果故障发生在N端变电站其它非故障线(1，2…Ν-1)或M站变电站非故障 线(1，2…Μ-1)，则两端变电站母线电压行波前沿时间时差应为At = tN_tM| >LM/v根据 上述特征，单相接地选线的方法为记录每回馈线和母线的电压行波前沿，其中到达时间最 早的即故障线路；有联络线的两个变电站，母线电压行波前沿时间差小于等于联络线长度的，即联络线为故障线。 实现上述选线方法的一种小电流接地系统单相故障选线装置的结构如图3所示。 该装置包括行波传感器、高频同轴电缆、波形变换电路、光电隔离电路、GPS计时模块、DSP 处理器、通信模块。所述行波传感器是穿心式安装在图1所示馈线电缆进线段首末端接地 线，获取电压行波信号。所有母线上的电压行波信号则由母线PT的开口三角形绕组处直接 获取。获取的行波信号由高频同轴电缆传输送至波形变换电路。波形变换电路将行波高频 信号作高频转换、提取和限幅，再经高速光电隔离电路输出GPS计时电路，GPS计时电路接 收GPS定位系统的IPPS信号和授时信号，保证DSP处理器给各路行波信号打上时间标记， 实现不同装置的“异地同步” ；DSP处理器根据精确时钟信号精确记录标定行波脉冲到达时 间，标定行波脉冲前沿极性，根据行波脉冲到达时间时间差及行波脉冲前沿极性确定故障 线，打印或显示结果，或由通信电路进行转发。
权利要求
一种小电流接地系统单相接地故障选线方法，包括以下步骤单个变电站的小电流接地系统中探测并记录变电站同一电压等级的母线各条馈线和母线的故障电压行波的精确达到时间和极性，最先到达者即为故障线路；两个变电站以上的小电流接地系统网络中探测并记录变电站同一电压等级的母线各条馈线和母线的故障电压行波的精确达到时间，若二端变电站电压行波时差Δt＝|tN tM|≤LNM/v且电压行波同极性，则联络线为故障线，上式中tN和tM分别为变电站母线N、M电压行波前沿时间，v为行波传输速率，LNM为变电站母线N、M间联络线的长度。
2.根据权利要求1所述的小电流接地系统单相接地故障选线方法，所述电压行波的采 集步骤为用穿芯式传感器串在各馈线进线电缆接地线上测量线路上电压行波，在母线PT 开口三角形绕组处测量母线电压行波，经高频同轴电缆选至行波采集装置进行记录。
全文摘要
本发明公开了一种小电流接地系统单相接地故障选线方法。在小电流接地系统的变电站的馈线电缆地线上套接穿芯式传感器和母线PT的开口三角绕组，获取行波电压前沿，标定突变信号到达的精确时间，并予以比较排序对于同一变电站的多条馈线，线路行波最早到达的为故障线路；对于小电流接地系统的网络，利用二个变电站母线电压行波到达时间差，即可确定联络线为故障线。本发明可以准确判断小电流接地系统单相接地故障线，有利于及时采取措施，保证电网的安全运行。
文档编号G01R31/08GK101923137SQ20101021435
公开日2010年12月22日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者何汉文, 周延龄, 陈利 申请人:湖南湘能电气自动化有限公司