[发明专利]一种差分滤波抑制不平衡电流的小电流选线装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统低压配电网故障检测领域，尤其涉及一种差分滤波抑制不平衡电流的小电流选线装置及控制方法。

背景技术

在变电站(所)、开关站和发电厂中，66千伏、35千伏、10千伏、6千伏和3千伏配电线路，是电力系统的主要组成部分。在这些电压等级的系统中，大多采用小电流接地系统的运行方式，既是变压器和发电机的中性点都采取了不接地或经过消弧线圈、电阻接地的方式进行输配电。并且在同一电压等级的母线上又有多条输出或输入配电线路相连接，大部分采用铝或铜排架空引出或高压电力电缆线引出；线路数量一般有五六条、十几条或二三十条不等；每一条配电线路又有很多分支，按“辐射”状架设，再与各配电变压器连接，由配电变压器降成“低压”后供给广大的用户使用。在这类配电系统中，经常会发生相间短路、过电流或过负荷和单相接地等故障现象，其中单相接地的发生率最为频繁。单相接地是一种常见的临时性故障，多发生在潮湿、多雨天气，树障、配电线路绝缘子单相击穿、单相断线及小动物危害等诸多因素均可引发。发生单相接地后，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统可运行1～2h，这也是小电流系统的最大优点。但是若发生单相接地故障时电网长期运行，因非故障的两相对地电压升高，可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常用电。还可能使电压互感器铁心严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁。同时弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。

小电流接地系统单相接地故障选线问题为多年来困扰配电网运行的难题。早在国内从上世纪初期就有许多电力工程技术人员和高等院校对此项目进行过大量的研究，到了上世纪80年代，微机的出现给小电流接地选线研制提供了硬件条件，90年代初掀起了“小电流接地选线技术”的应用高潮，小电流接地选线装置问世以来，已经经历了几次更新换代，研究的认识度不但深入，技术理论和方案也越来越多，准确率逐步在提高。目前在现场应用的选线理论主要有以下几种：

1、稳态分量法：

包括群体比幅比相法、补偿法、时序鉴别法、谐波法、移相法、导纳法、功率法等。

2、暂态分量法：

包括首半波法、小波分析法、能量法、谱功率法等。

3、外部影响法：

包括残余电流增量法、信号注入法等。

虽然众多基于新一代选线理论的小电流接地选线装置已在现场运行并取得一定的运行效果，但选线的准确率还不能令人满意。究其原因除了各种算法的局限性、系统铁磁谐振的扰动和零序电流互感器的精度外，影响选线装置准确性的关键原因就在于一个“小”。因为接地时的电流很小，从几毫安到几十毫安或几百毫安，最大也只有几安培，与供电线路中的几百安培或数千安培的负荷电流相比，相差数千倍或数万倍。尤其是在一些因为没有配置零序CT而采用三相电流合成零序电流的测量误差比较大的供电系统和一些工矿企业等在正常运行中不平衡电流比较大的供电系统中，线路中故障时的电流与非故障时的电流相比没有十分明显的区别，造成故障时的零序电流信号被非故障时就存在的不平衡电流信号所干扰，往往把零序电流信号给淹没了，选线装置无法有效的分离和识别故障时的零序电流信号。另外，当接地故障发生时，不仅故障线路对地有电容电流，而非故障线路对地同时也有电容电流，这样不仅要测量故障线路的电容电流，还要测量非故障线路的电容电流，并要进行区分，难度更大。所以在正常运行时不平衡电流比较大的供电系统中如何有效的识别系统单相接地时的故障信号，这也是影响选线装置准确率的其中一个重要原因。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种差分滤波抑制不平衡电流的小电流选线装置及控制方法，能够解决在现有选线技术中对正常运行时不平衡电流比较大的供电系统中如何有效地识别系统单相接地时的故障信号的问题，提高小电流接地选线装置的选线准确率。

本发明的实现技术方案如下：

一种差分滤波抑制不平衡电流的小电流选线装置及控制方法，该小电流接地选线装置包括多路交流采样信号输入接口、运放滤波模块、模/数转换模块、中央处理器模块、电源模块、人机模块以及通讯模块，其中多路交流采样信号输入接口、运放滤波模块、模/数转换模块依次连接，模/数转换模块、人机模块、通讯模块分别与中央处理器模块双向连接，电源模块连接各个部分提供电源。

所述中央处理器模块为多处理器结构，由主控CPU芯片、DSP芯片、FPGA芯片、存储器及外围电路构成，模/数转换模块与FPGA芯片连接，人机模块、通讯模块与主控CPU芯片连接。