[发明专利]一种10kV单相接地故障模拟装置

说明书

本发明提出的是一种10kV单相接地故障模拟装置，其结构包括相控开关柜，大功率电阻柜，弧光模拟装置柜；其中，相控开关柜的出线端与大功率电阻柜的进线端连接，大功率电阻柜的出线端与弧光模拟装置柜的进线端连接。本发明支持多种系统接地方式，包括中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统、中性点经小电阻接地系统；本发明模拟故障类型多样，可实现单相经过渡电阻接地、稳定弧光接地、间歇性弧光接地、断线接地、电阻‑弧光接地等多种故障场景的模拟。

技术领域

本发明涉及一种10kV单相接地故障模拟装置，属于配电网故障检测技术领域。

背景技术

配电网单相接地故障造成的接地电弧、弧光接地过电压、跨步电压等问题容易导致电气火灾、短路故障和人身安全事故；近年来，为解决配电网单相接地故障这一难题，国内外涌现出大量新型接地故障处理技术和装置，但在现场的应用效果并不理想；主要原因是配电网接地故障特征极其复杂，容易受到系统条件、故障媒介的影响，采用传统的数字仿真试验或动模试验难以模拟现场的真实故障特征，难以反映被测设备或技术在现场条件下的真实性能，为提高研发和检测工作的效率，必须提供一种能高度还原现场接地故障场景和特征的试验装置。

2019年，国网设备部《关于加强大城市配电电缆网单相接地故障快速处置工作的通知》（设备配电（2019）64号文）中明确要求接地故障选线跳闸装置须经过真型试验验证；市场上目前10kV配电网故障模拟装置可模拟的故障过渡电阻档位有限，不能实现故障过渡电阻的灵活调节，也不能模拟1000Ω及以上高阻接地故障，且受限制于功率不能支持较大的系统容流，如小电阻接地系统；同时传统故障模拟装置有故障初相角不可控、间歇性弧光接地故障模拟场景受限等局限性。

发明内容

本发明提出的是一种10kV单相接地故障模拟装置，其目的旨在解决现有技术无法模拟单相接地故障现场场景和特征的问题。

本发明的技术解决方案：一种10kV单相接地故障模拟装置，其结构包括相控开关柜，大功率电阻柜，弧光模拟装置柜；其中，相控开关柜的出线端与大功率电阻柜的进线端连接，大功率电阻柜的出线端与弧光模拟装置柜的进线端连接。

进一步地，所述相控开关柜包括进线穿墙套管1，电流互感器2，三相五柱电压互感器3，相控开关4，交换机5，合闸角控制器6，高频故障录波仪7，接触器组8；其中，进线穿墙套管1与电流互感器2连接，电流互感器2分别与三相五柱电压互感器3、相控开关4连接，相控开关4与接触器组8连接，接触器组8上有预留测试接口9，合闸角控制器6、高频故障录波仪7分别由网线与交换机5相连。

进一步地，所述相控开关4包括三个故障触发开关，三个故障触发开关分别为A相故障触发开关S1、B相故障触发开关S2、C相故障触发开关S3；所述三相五柱电压互感器3的二次侧端子与合闸角控制器6的电压采集端子连接，电流互感器2的二次侧端子与合闸角控制器6的电流采集端子连接，相控开关4的A相故障触发开关S1、B相故障触发开关S2、C相故障触发开关S3的合分闸接点分别与合闸角控制器6的A相遥控开出端子、B相遥控开出端子、C相遥控开出端子连接。

进一步地，所述合闸角控制器6通过三相五柱电压互感器3采集进线侧电网接入点电压信号，合闸角控制器6通过电流互感器2采集故障点电流型号，通过卫星时间同步装置使用IRIG-B时间编码对时确保时间精准同步；合闸角控制器6用于控制相控开关4在精确时刻合闸以触发故障，合闸角控制器6接收上位机发出的合闸时间及故障触发角度指令，采集电压信号监听电压过零点，在达到指定合闸时刻后，根据电压过零点计算相控开关合闸时间，并通过提前测试设定的相控开关合闸动作延时进行补偿修正，控制相控开关合闸，确保相控开关合闸时刻电压初相角为上位机指令设定的角度；所述合闸角控制器的控制算法流程包括如下步骤：

步骤1：接收本地人机界面或者上位机设置的参考相及故障合闸角度并保存；

步骤2：实时采集电压，计算系统的频率，并根据频率的大小与采样率的大小调整抽样步长并在每周波内保存64点采样数据；