[实用新型]一种配电网高阻单相接地故障选线装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力系统中性点非直接接地配电网的电气设备技术领域，尤其涉及一种配电网高阻单相接地故障选线装置。 

背景技术

我国低压配电网大都采用中性点非直接接地方式，在这类电网中单相接地是电网运行的主要故障形式，约占电网总故障的60％以上，甚至大多数相间短路故障也是由单相接地故障发展而成。当发生单相接地故障时，系统线电压仍是对称的，不影响对用户的正常供电，按规程要求允许继续运行1～2小时；此时，非故障相对地电压升至线电压水平，可能导致其绝缘薄弱处发生对地击穿，从而事故扩大，尤其是以电缆为主的配电网，电缆一旦发生单相接地，多发展为永久性的相间或三相故障。据电力系统的统计表明，高阻抗性接地是单相接地中最常见的单相接地，因其故障状态复杂，如线路断线掉落草丛中，石头上，树枝挂碰高压线，电缆绝缘老化等等，其接地电阻变化范围大，故障信号微弱，常常无法捕捉故障信号导致对故障的误判，是造成接地选线装置误判的根源。 

目前国内在用的小电流接地选线装置的选线理论大多数是基于稳态信号选线法，启动方法通常是零序电压固定门槛启动方式，具体是：当被测系统发生单相接地故障时会产生零序电压，当选线装置检测到零序电压超过事先的设定值时开始启动选线程序。采用零序电压固定门槛启动方式，从现场运行经验及数据表明：系统在发生单相高阻性接地时故障启动点捕捉不准确。其根本原因是当故障线路发生单相高阻性接地时产生的零序电压很小，且电压升高变化是 个缓慢过程，接地故障发生的一瞬间，零序电压达不到固定启动门槛值，而当等到系统零序电压达到电压启动门槛值时已经错过了捕捉接地故障特征信号的最佳时机。从而错过了选线最佳时间，导致产生误选，从而影响选线准确率。 

发明内容

针对以上问题，本实用新型提供了一种配电网高阻单相接地故障选线装置，能够解决现有选线技术中对单相高阻性接地时故障启动点捕捉不准确的问题，提高选线准确率。 

本实用新型的实现技术方案如下： 

一种配电网高阻单相接地故障选线装置，由交流采样模块、故障数据分析与处理模块、人机模块、信号母板以及电源模块组成，其中交流采样模块、人机模块、故障数据分析与处理模块分别和信号母板双向连结，电源模块连接各个模块并提供电源。 

所述交流采样模块设有12对信号采集输入端口PT/CT，其中有两对信号接收来自零序电压互感器PT的电压信号，另外的10对信号接收来自零序电流互感器CT的零序电流信号，每一对信号采集输入端对应一个交流变换器，变换出来的信号通过滤波电路和运算放大电路处理后送到模/数A/D转换电路，经模/数A/D转换电路转换后送到现场可编程门阵列FPGA单元； 

所述故障数据分析与处理模块由CPU模块、时钟模块、存储单元和包含有通讯串口，以太网接口的通信模块构成，该故障数据分析与处理模块通过数据总线和控制总线与各个交流采样模块及人机模块相连接； 

所述人机模块由液晶显示屏和键盘构成； 

所述信号母板用于CPU模块与交流采样模块及人机模块之间的信号传递； 

还有一个向上述模块供电的电源模块。 

本实用新型所述方案具体实施方法，包括以下步骤： 

(1)FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)作为整个采集系统中采样控制及数据暂存的核心单元，对ADC(Analog to Digital Converter模拟/数字转换器)实施控制，并暂时保存ADC通过二阶硬件带通滤波后所采进的零序电流、电压数字信号，从而实现对所监控的配电网系统的快速高精度实时数据采集。最后由MPU(Micro Processor Unit：微处理器单元)读取FPGA的暂存数据并保存当前时刻前四个周波的数据。同时对于零序电压信号，每采进来一个数据点，就要将其与此前已采进的1023个点，通过全周傅氏算法计算出零序电压信号基频有效值。 

(2)当配电网系统发生单相接地故障时，选线装置采用零序电压突变量启动和零序电压幅值综合启动判据，确定故障初始时刻。综合启动判据具体为： 

程序实时检测采集到的零序电压最新采样值计算电压突变量，当零序电压突变量Δu(n)满足：Δu(n)＞Utd时，对满足突变量条件的次数进行计数，只有连续超过3次时才认为是可靠启动，然后计算并判断零序电压幅值是否满足幅值启动条件，当零序电压采样值U0(n)满足：U0(n)＞Ugd时为故障发生点，启动选线逻辑。