专利名称：小电流系统单相接地选线方法
技术领域：
本发明涉及一种小电流系统单相接地选线方法，适用于电力系统变电站6KV、10KV、35KV系统的单相接地选线与定位。
背景技术：
目前，小电流系统单相接地选线方法从技术上可分为基波法、谐波法、瞬态信号法和注入法等。基波法和谐波法都是利用接地支路零序电流等于其他所有支路零序电流之和的特点，通过比较幅值和相位大小进行选线，但基波法只适合于不接地系统。瞬态信号法是通过捕捉接地时的瞬态信号进行选线。“S注入法”是具有代表性的注入信号选线方法，该方法是从线路电压互感器(PT)二次侧向接地相注入一特定频率信号，通过接收器在各支路出线处接收该频率的信号，根据该信号的幅值与事先设定的阈值比较结果进行选线。通过上述各方法的实际应用来看，均有各自的优点，但是都存在着选线准确率不高的缺点。
发明内容本发明针对现有技术的不足，提供一种准确率高的小电流系统单相接地选线方法。
本发明采用的解决方案是当小电流系统发生单相接地时，从线路电压互感器PT零序绕组间歇式地注入一特定频率电流信号，该信号通过线路电压互感器PT一次侧注入到三相线路，对该特定频率电流信号的检测是先对各支路的三相电流互感器CT、零序CT及专用信号变送器之一以及零序绕组电压进行预处理，然后由高速模/数转换器进行同步采样，由数字信号处理器DSP对数据进行数字滤波和处理，通过比较各支路特定电流信号的阻性电流大小作为选线判据，阻性电流最大者对应接地支路。
注入的特定电流信号的频率与电网频率同步，并且是与基频的最小公倍数为最小的间谐波电流。这样可大大提高数字滤波的精度。
注入的特定电流信号的频率远离基波频率。这里取该信号频率大于三次谐波频率。这样可消除系统消弧线圈对注入信号电流的吸收。
注入的特定电流信号采用间歇式注入方法，通过数据处理将注入后的采集数据与注入前的采集数据同步相连，然后对二者之差进行数字滤波。这样做可在进行数字滤波之前，就能将大部分工频及其谐波分量滤除。
本发明不只是通过比较各支路特定电流信号的大小作为选线判据，而是比较其阻性电流大小作为选线判据。这样可以消除各支路容性电流的影响，提高选线准确度。该方法不需要判断接地相，信号强度是仅向接地相注入信号强度的三倍。实施简单、可靠，检测精度和准确度高。
图1是本发明的工作原理示意图。
图2是本发明的工作原理等效电路图。
图3是本发明的选线判据原理图。
图4是本发明的工作原理框图。
其中1、信号发生器，2、特定电流信号，3、单刀单掷开关，4、线路电压互感器PT，5、PT一次侧，6、PT零序绕组，7A、流过PT一次侧A相注入的电流信号ISA，7B、流过PT一次侧B相注入的电流信号ISB，7C、流过PT一次侧C相注入的电流信号ISC，8、接地，9、注入到PT零序绕组的电流信号IS2，10、从PT一次侧注入线路的特定电流信号总和IS，11A、线路母线A相，11B、线路母线B相，11C、线路母线C相，12、主变压器，13A、1#支路A相，13B、1#支路B相，13C、1#支路C相，14A、2#支路A相，14B2#支路B相，14C、2#支路C相，15A、3#支路A相，15B、3#支路B相，15C、3#支路C相，16、消弧线圈，17、零序绕阻电压或零序电压预处理单元，18、特定电流信号折算到一次侧的等效电流源，19、接地电阻Rg，20、1#支路等效三相对地电容之和Cel，21、2#支路等效三相对地电容之和Ce2，22、3#支路等效三相对地电容之和Ce3，23、对1#支路的零序电流信号I1’预处理单元，24、对2#支路的零序电流信号I2’预处理单元，25、对3#支路的零序电流信号I3’预处理单元，26、多路开关电路，27、高速模/数转换器A/D，28、数字信号处理器DSP或单片机电路，29、显示及键盘电路，30、报警电路，31、远传通讯电路，32、电网频率同步单元，I1、注入到1#支路的特定电流信号值，I2、注入到2#支路的特定电流信号值，I3、注入到3#支路的特定电流信号值，IRg1、流经接地点G的特定电流信号的阻性电流，IC1、流经接地点G的特定电流信号的容性电流，U0、注入的特定电流信号产生的线路零序电压，1、注入的特定信号在各支路的零序电流与零序电压的相位差角。
具体实施方式
在图1所示工作原理示意图中，线路电压互感器PT 4零序绕阻电压由零序绕阻电压或零序电压预处理单元17预处理后，经A/D转换器27转换后送到DSP或单片机28判断是否有接地发生。当有接地发生时，DSP或单片机28发出命令启动特定电流信号发生器2并闭合开关3，特定电流信号沿L点、PT零序绕组以及N点注入到PT，在PT一次侧5形成大小和方向相同的电流7A、7B和7C，其大小分别为ISA、ISB和ISC，该电流经过母线A相11A、B相11B和C相11C注入到各支路，并由接地点G或漏电流的形式流回大地，与PT一次侧的接地8形成回路。对于非接地支路，漏电流主要是容性电流。
由各支路的三相CT或零序CT或专用信号变送器测得的零序电流信号I1’、I2’和I3’包含有基波和高次谐波以及注入的特定电流信号，该信号经信号预处理单元23、24和25处理后经多路开关26到A/D转换器27进行高速转换，然后送到DSP或单片机28进行数字滤波处理(参见图4，可由显示及键盘电路29显示计算结果，并由报警电路30进行报警，同时可将数据通过通讯电路31上传到上位机)，从中滤出基波和高次谐波后得到注入的特定电流信号I1、I2和I3。同时对零序绕组电压也进行数字滤波处理，得到特定电流信号作用下的零序电压U0，并得到与电流I1、I2和I3的相位差角1、2和3。
设PT一次侧与零序绕组变比为M∶1，有ISA＝ISB＝ISC＝IS/3 (1)IS＝3IS2/M(2)该特定电流信号注入到线路后，其等效电路如图2所示。由于该信号频率是远离基频的间谐波，所以不考虑基波及谐波影响，同时消弧线圈的影响也可忽略。根据图3的相量图，有阻性电流IRg1为
IRg1＝I1*COS1(3)同理，对2#和3#支路，零序电压U0与I2和I3的相位差角2和3，为2＝3＝π/2，有IRg2＝I2*COS2＝0 (4)IRg3＝I3*COS3＝0式中IRg2和IRg3分别代表2#和3#支路的特定信号的阻性电流，因此根据式(3)和式(4)可以得到接地选线的判据为IRgmax=maxi=1n(IRg1,IRg2,IRg3,...,IRgi,...,IRgn)=IRgk..(5)]]>即，所有支路中，特定信号的阻性电流最大者对应的支路为接地支路。上式表示，第K#支路对应的特定信号阻性电流最大，故可认为该支路为接地支路。
上述判据消除了支路接地电容的影响，因此大大提高了选线准确度。
权利要求
1.一种小电流系统单相接地选线方法，其特征是当小电流系统发生单相接地时，从线路电压互感器PT零序绕组间歇式地注入一特定频率电流信号，该信号通过线路电压互感器PT一次侧注入到三相线路，对该特定频率电流信号的检测是先对各支路的三相电流互感器CT、零序CT及专用信号变送器之一以及零序绕组电压进行预处理，然后由高速模/数转换器进行同步采样，由数字信号处理器DSP对数据进行数字滤波和处理，通过比较各支路特定电流信号的阻性电流大小作为选线判据，阻性电流最大者对应接地支路。
2.根据权利要求1所述的小电流系统单相接地选线方法，其特征是所述向三相线路注入的特定频率电流信号与电网频率同步，并且是与基频的最小公倍数为最小的间谐波电流。
3.根据权利要求1或2所述的小电流系统单相接地选线方法，其特征是所述向三相线路注入的特定频率电流信号的频率远离基波频率，该信号频率大于三次谐波频率。
全文摘要
本发明提供了一种小电流系统单相接地选线方法。当小电流系统发生单相接地时，从线路电压互感器PT零序绕组间歇式地注入一特定频率电流信号，该信号通过线路电压互感器PT一次侧注入到三相线路，对该特定频率电流信号的检测是先对各支路的三相电流互感器CT或零序CT或专用信号变送器以及零序绕组电压进行预处理，然后由高速模/数转换器进行同步采样，由数字信号处理器DSP对数据进行数字滤波和处理，通过比较各支路特定电流信号的阻性电流大小作为选线判据，阻性电流最大者对应接地支路。本发明可消除各支路容性电流的影响，提高选线准确度。实施简单、可靠，检测精度和准确度高。
文档编号G01R31/08GK1584614SQ200410024238
公开日2005年2月23日 申请日期2004年6月7日 优先权日2004年6月7日
发明者王广柱 申请人:山东大学
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