单相接地故障选线的装置
小电流接地系统单相接地故障选线装置的设计
目录0 引言 (1)1 绪论 (3)1.1 小电流接地系统研究现状 (3)1.2 小电流接地系统研究的意义 (5)2 小电流接地系统单相接地故障分析 (7)2.1 概述 (7)2.2 小电流接地系统不同接地方式的比较 (9)2.2.1 中性点不接地方式 (9)2.2.2 中性点经消弧线圈接地方式 (10)2.2.3 中性点经电阻接地方式 (10)2.3 小电流接地系统不同接地方式的故障分析 (11)2.3.1 中性点不接地方式的故障分析 (11)2.3.2 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障分析 (17)2.3.3 中性点经电阻接地系统单相接地故障分析 (21)3 小电流单相接地故障选线算法 (25)3.1 选线算法综述 (25)3.1.1 零序电流比幅算法 (25)3.1.2 群体比幅比相算法 (26)3.1.3 无功功率算法 (27)3.1.4 五次谐波分量算法 (27)3.1.5 有功分量算法 (28)3.1.6 小波算法 (28)3.1.7 能量函数法 (29)3.1.8 信号注入法 (31)3.2 选线影响因素分析 (31)3.3 综合选线算法 (32)3.4 连续选线算法 (34)4 小电流接地选线装置的硬件设计 (36)4.1 CPU模块 (37)4.2 信号采集模块 (39)4.3 A/D转换模块 (40)4.4 存储空间扩展模块 (45)4.4.1 SRAM的扩展 (45)4.4.2 FLASH 芯片的扩展 (48)4.5 人机对话模块 (49)4.6 通信系统 (52)4.7 硬件抗干扰设计 (54)5 小电流接地选线装置的软件设计 (54)5.1 软件框架设计 (55)5.1.1 控制层软件设计 (56)5.1.2 应用层软件设计 (66)5.1.3 各任务之间的切换关系 (68)5.2 软件抗干扰技术的应用 (69)6 经济技术分析 (71)7 结论 (72)致谢 (73)参考文献 (75)附录A 译文 (76)附录B 外文文献 (81)0 引言电力系统中性点接地方式可划分为两大类：大电流接地方式和小电流接地方式。
中低压配电网单相接地故障选线
中低压配电网单相接地故障选线摘要：为了改正当前小电流接地系统单相接地故障选线装置准确率不高的缺点，作者提出了与零序电压和零序电流极性无关的新的零序电流有功分量比幅选线方法。
关键词：配电网；单相接地故障；有功分量；故障选线；电力系统1 引言我国的小电流接地系统普遍采用中性点非有效接地方式，包括中性点不接地、经消弧线圈接地或经高阻接地等形式。
单相接地是小电流接地系统中发生几率较高的一种故障，由于单相接地故障电流仅为系统分布电容电流或经消弧线圈补偿后的残余电流，所以单相接地故障的检测一直是继电保护中难以解决的问题。
多年来，尽管已提出多种基于故障零序稳态量和暂态量的选线方法，并有多种选线装置应用于实际系统中，但选线的准确率仍然不高[1]。
注入法方法[2]在一定程度上改善了选线装置的动作正确率，但由于注入信号微弱及受过渡电阻和分布电容的影响，也没能达到理想的选线准确率。
小电流接地系统单相接地故障选线原理已经比较成熟，如中性点不接地系统利用了零序电流的稳态和暂态无功分量法以及能量法[3,4]；中性点经消弧线圈接地系统利用了零序电流的五次谐波法、有功分量方向法、暂态无功方向法及能量法[5-9]；也有研究者使用系统的零序导纳[10]、阻尼率[11]和负序电流[12]等物理量进行故障选线。
基于多种故障特征的综合型选线方案 [13,14]、基于外加诊断信号的注入法[2,15]以及新兴的小波变换等数字信号处理方法也已应用于选线装置中。
造成单相接地故障选线准确率低的原因，除了装置工作环境噪声污染严重外，一个重要的原因就是一些装置的安装需要考虑电压互感器或电流互感器的极性，一旦极性接错，就得不到正确的选线结果。
文献[6] 利用零序电流的有功功率方向，以零序电压作为参考矢量，比较故障线路的零序电流与零序电压的相位和非故障线路与零序电压的相位关系进行选线，但若电压互感器的极性接反或有的电流互感器的极性接反将不能正确地确定故障线路。
KA2003小电流接地电网单相接地故障选线装置试验报告
正确
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13-1#柜母液蒸发配电所1#进线
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14-1#柜热电站区域配电所1#进线
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15-1#柜10/35kV1#变压器
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34-1#柜郑家塔破碎站配电所2#进线
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22-1#柜母液蒸发配电所2#进线
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36-1#柜10/35kV 2#变压器
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35-1#柜矿山破碎配电所2#进线
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21-1#柜热电站区域配电所2#进线
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4-1#柜郑家塔破碎站配电所1#进线
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5-1#柜锅炉备用10kV系统1#进线
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6-1#柜3#锅炉10kV系统进线
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7-1#柜1#锅炉10kV系统进线
一种单相接地故障选线装置以及方法[发明专利]
![一种单相接地故障选线装置以及方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/720031e7bed5b9f3f80f1c04.png)
专利名称：一种单相接地故障选线装置以及方法专利类型：发明专利
发明人：刘冠中,冯登,张亚伟,袁佳歆,李响,张哲维申请号：CN201710760048.6
申请日：20170828
公开号：CN108872779A
公开日：
20181123
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及小电流接地配电网的单相接地故障选线领域，提供了一种单相接地故障选线装置以及方法，通过零序电压测量元件监测到配电网产生的零序电压达到基准电压时，启动各零序电流测量元件，通过零序电流测量元件对配电网中安装有零序电流传感器的线路的零序电流进行测量，控制器将测得的零序电流进行比较，根据比较结果进行故障选线以及故障处理。
本发明提供的单相接地故障选线装置以及方法可以有效解决发电机定子接地保护器误动作问题，增加故障选线准确性，减少发电机维护检修成本，增加配电网供电可靠性。
申请人：武汉都市环保工程技术股份有限公司,武汉大学
地址：430205 湖北省武汉市东湖高新区CCEPC工业园流芳路59号
国籍：CN
代理机构：北京汇泽知识产权代理有限公司
代理人：张涛
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KA2003-DH型小电流接地系统单项接地故障选线装置-修改版
KA2003-DH型小电流接地系统单相接地故障选线装置1. 概述小电流接地系统是指中性点不接地、经消弧线圈接地或经高阻接地方式的电力系统，国内大部分66kV及以下电网都采用这种接地方式。
它的主要缺点是在发生单相接地故障时无法迅速确认问题出在哪一条线路上。
80年代后期，华北电力大学杨以涵教授首先提出了群体比幅比相选线技术，并研制出了国内第一台选线装置。
我公司与华北电力大学共同研制生产的“KA2003系列小电流接地电网单相接地故障选线装置”，是华北电力大学杨以涵教授“小电流接地选线课题组”近二十年来的技术积淀与结晶。
该成果已通过国家电力公司组织的鉴定，选线装置已获得实用新型专利，并已申报国家发明专利。
2. 装置构成1．选线装置采用高速ARM芯片，机身为标准4U机箱。
2.装置由底板、主板、PT/CT板、开关量输出板、交直流电源、金属机箱等组成。
3.前板配有5.7’TFT LCD大屏幕、功能按键。
底板、主板、电源适用于工业环境，低功耗，可靠性高。
4.选线装置配备看门狗电路，确保装置连续稳定运行。
3. 装置工作原理采用6种方法和2种技术进行故障选线：1)采用6种选线方法：智能群体比幅比相法、谐波比幅比相法、小波法、首半波法、有功分量法、能量法、零序电流突变量选线方法。
2)采用2种技术：有效域技术、连续选线技术4、产品技术特点1)装置具备跳闸功能，大容量触点可以直接接入跳闸回路，实现选线后的故障切除。
也可与自动重合闸结合，实现选线后的自动消弧和进一步确认(可选功能)。
2)装置具备消谐功能，能够消除1/3分频、1/2分频、基频、3倍频、5倍频的铁磁谐振(可选功能)。
3)适用于中性点不接地、经固定消弧线圈接地、经自动调谐式消弧线圈接地和经高阻接地等接地方式。
4)装置能准确识别直接接地、经电阻接地、经弧光接地、间歇性弧光接地等复杂的故障类型。
5)选线装置具有自检功能，死机自恢复功能。
6)装置具有故障录波功能，可以提供故障前后的波形。
ka2003小电流选线装置
KA2003小电流接地电网单相接地故障选线装置使用说明书北京丹华昊博电力科技有限公司KA2003型小电流接地电网单相接地故障选线装置产 品 说 明一概述小电流接地系统是指中性点不接地以及经消弧线圈接地或高阻接地方式的电力系统，国内大部分66kV及以下电网都采用这种接地方式。
它的主要缺点是在发生单相接地故障时无法迅速确认问题出在哪一条线路上。
由于这种故障引起的相电压升高对系统的绝缘性能构成很大威胁，必须迅速查出故障线路并加以排除。
80年代后期，华北电力大学杨以涵教授首先提出了群体比幅比相选线技术，并研制出了国内第一台选线装置。
第一代选线产品在90年代前期曾在国内得到过广泛地推广应用。
但是，由于早期选线理论和技术上的局限，第一代产品的灵敏度和准确率都不高，根据抽样统计，至90年代后期有85%以上的在线产品都相继退出了运行。
1999年底国家电力公司、国家经贸委和中国电力企业联合会联合召开会议，共同起草了小电流接地选线装置技术标准，并且共同确认了进一步研究选线技术在未来电网发展中的重要意义。
北京丹华昊博电力科技有限公司是华北电力大学（北京）和辽宁省电力有限公司共同投资创建的高新技术企业。
北京丹华昊博电力科技有限公司研制生产的“KA2003型小电流接地电网单相接地故障选线装置”，是华北电力大学杨以涵教授“小电流接地选线课题组”近二十年来的技术积淀与结晶。
该成果已通过国家电力公司组织的鉴定，选线装置已获得实用新型专利，并已申报国家发明专利。
“KA2003型小电流接地电网单相接地故障选线装置”克服了第一代小电流选线产品存在的选线判据不充分，选线手段单一，不能适应各种复杂的接地故障类型和测量信号数据处理手段简单，不能从微弱的信号中准确提取出有用信息等诸多影响选线准确率的问题，将各种选线判据有机地集成为充分判据，并与多种数据处理算法和各种选线方法融为一体。
构成了各种判据有效域优势互补，能适应变化多端的单相接地故障形态的多层次全方位的智能化选线系统。
小电流接地系统单相接地选线装置的原理
小电流接地系统单相接地选线装置的原理1接地系统分析我国的供用电系统分为：“大电流系统”和“小电流系统”。
“小电流系统”是指中性点不接地或经高阻接地的系统，我国66kV以下多采用这一系统。
这样的系统发生单相接地后接地电流小，A、B、C三相相位不变，现场设备可以持续运行一段时间(规程要求2小时以内)，这样就增加了供电的可靠性。
但是为了使故障迅速消除降低故障面，就必须及时找到并切除故障线路。
上世纪50年代末60年代初我国第一台小电流系统接地选线装置研制成功，至今小电流选线设备已经走过了几十年的历程。
但现场运行结果表明，装置的选线效果并不理想，有些厂家的装置因为效果不佳饱受非议。
有大批的电力工作者致力于提高选线准确率的研究。
2各种选线原理分析及失败原因。
目前现场应用的主要有稳态分量法、谐波分量法、暂态法、接地选线和消弧线圈一体化发等四种原理的接地选线装置。
2.1稳态分量法稳态分量法，又分为零序电流比伏法，零序电流比相法，以及群体比伏比相法。
这种方法利用故障微机线路保护装置的零序电流在数值上等于非故障线路零序电流之和，即故障线路的零序电流最大。
这样就通过比较线路零序电流的幅值找出故障线路。
这种方法是一种实验室内理想的方法，对于现场当中各条线路有长有短，各条出线的负载不平衡，所用TA也不是完全平衡，这样就造成零序电流最大的线路不一定都是故障线路。
基于以上几点大家除了进行幅值比较外又加上了相位比较，因为故障解列装置和非故障线路相位是相反的，这样就弥补了出线不平衡的影响。
提高了选线的正确率。
但从装置内部来讲大家对故障量的采样一般都是循环采集，就是分几次采集才把所有的出线的计算数据采集完毕，这样存在着一个弊端就是没有在同一时刻完全采集所有出线的故障量，就容易出现误判，这种方法也不适用于有消弧线圈的系统。
2.2谐波分量法谐波分量法，又分为5次谐波大小和方向，各次谐波平方和等方法。
大家知道对于有消弧线圈的系统由于完全补偿或过补偿的原因，选线装置．微机消谐装置误判率偏高。
新型单相接地故障选线装置的功能要求
新型单相接地故障选线装置的功能要求
新型单相接地故障选线装置（以下简称“选线装置”）的功能要
求包括：1. 快速及便捷地进行接地故障处理；2. 改善接地故障处理
的安全性；3. 减少操作人员的工作量；4. 降低接地故障处理的成本。
首先，要满足以上功能要求，选线装置需能够快速及便捷地进行
接地故障处理，并且具备准确可靠的接地线选择能力，能够根据故障
地点、负荷特性、电压等因素，综合考虑避免过载及降低影响范围等
原则，从接地线中按序依次选取相应的接地线，从而快速有效的解决
接地故障。
其次，新型选线装置需要改善接地故障处理的安全性。
这一要求
要求该装置有足够的安全性保护功能，以防止在故障时的意外发生和
触电伤害的发生，因此选线装置应具有良好的绝缘性能及良好的电气
性能，使其具备安全可靠的排放能力。
此外，新型选线装置还要求对操作者有明显的操作简便性，减少
操作者的工作量，在使用选线装置进行接地故障处理的过程中，操作
者可通过视觉操作、声控操作等方式，快速准确的操作选线装置，达
到事半功倍的效果，进一步降低接地故障处理的成本。
总之，新型单相接地故障选线装置的功能要求涵盖快速及便捷地
进行接地故障处理、改善接地故障处理的安全性、减少操作人员的工
作量及降低接地故障处理的成本等方面。
10kV配电线路单相接地的故障及如何处理
10kV配电线路单相接地的故障及如何处理电力系统可分为大电流接地系统（包括直接接地、经电抗接地和低阻接地）、小电流接地系统（包括高阻接地，消弧线圈接地和不接地）。
我国3～66 kV电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统。
在小电流接地系统中，单相接地是一种常见故障。
10 kV配电线路在实际运行中，经常发生单相接地故障，特别是在雨季、大风和雪等恶劣天气条件下，单相接地故障更是频繁发生，单相接地故障更为频繁。
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1～2 h，这也是小电流接地系统的最大优点；但是，若发生单相接地故障后电网长时间运行，会严重影响变电设备和配电网的安全经济运行。
1、单相接地故障的特征及检测装置1）单相接地故障的特征中央信号：警铃响，“某千伏某段母线接地”光字牌亮，中性点经消弧线圈接地系统，还有“消弧线圈动作”光字牌亮；绝缘监察电压表指示：故障相电压降低（不完全接地）或为零（完全接地），另两相电压升高，大于相电压（不完全接地）或等于线电压（完全接地），稳定性接地时电压表指针无摆动，若电压表不停地摆动，则为间歇性接地；中性点经消弧线圈接地系统，装有中性点位移电压表时，可看到有一定指示（不完全接地）或指示为相电压值（完全接地时）消弧线圈的接地报警灯亮；发生弧光接地时，产生过电压，非故障相电压很高，电压互感器高压保险可能熔断，甚至可能烧坏电压互感器。
2）真假接地的判断电压互感器一相高压熔断器熔断，发出接地信号。
发生接地故障时，故障相对地电压降低，另两相升高，线电压不变。
而高压熔断器一相熔断时，对地电压一相降低，另两相不会升高，线电压则会降低。
用变压器对空载母线充电时，断路器三相合闸不同期，三相对地电容不平衡，使中性点位移，三相电压不对称，发出接地信号。
这种情况只在操作时发生，只要检查母线及连接设备无异常，即可以判定，投入一条线路或投入一台所用变压器，即可消失。
新型单相接地故障选线装置的功能要求
a. 适应能力差。对金属性接地故障的选线正 确率很高, 但对复杂的单相接地故障选线正确率则 非常低; 现场试验中选线正确率非常高, 但实际运行 中误判、漏判的概率却非常大。
b. 由于单相接地故障的复杂性, 任何一种选线 方法都很难对各种故障状况均做出正确选线, 传统 选线装置缺乏选线充分性考虑, 仅依据某一种方法 做出选线判断。
V ol. 28 No. 3 Jun. 2009
河北电力技术
H EBEI ELECT RIC PO W ER
第 28 卷 第 3 期 2009 年 6 月
新型单相接地故障选线装置的功能要求
Function Requirements of Single phase Earthed Fault Detecting Device 陈 丽, 王贵兰, 马军强
正确选出故障线路是选线装置的基本功能。实 践表明, 配电网单相接地故障状况非常复杂、故障特 征量的形式和大小变化无常。因此应采用综合选线 技术, 充分利用基波选线方法、谐波选线方法和暂态 量选线方法, 按一定的算法进行融合, 才能大幅度提 高选线的准确性和适应性[ 5] 。
为满足不同变电站需要, 选线装置应具有多种 故障信息输出形式: 应能够就地通过选线装置的显 示屏显示故障信息, 以供现场人员查看; 应具有打印 功能, 方便故障信息的打印; 应能以开关量输出形式 将主要故障信息输出 给 RT U 或综合自动化系统, 再上传至集控站或信息中心。为了适应综合自动化 变电站需要, 选线装置应具有通信功能, 将故障信息 通过串口发送给站内计算机系统, 故障信息一般应 包括故障线路、故障开始和结束时间、故障相、母线 段和零序电压值。
小电流接地选线装置在单相接地故障中的应用
（＝ ， ＝Ｏ ￣ ｎ Ａ ＳＨ
五次谐波感抗比基波感抗扩大了五倍，五次谐波容抗比基 波容抗缩小五倍，此时电感对五次谐波相当于开路，电感可忽 略，因此对于五次谐波电流仍满足故障线路与非故障线路相反 的特点，所以采用五次谐波电流最大值及相位双重判据，可以 正确判断接地线路。
（ 二）具有跳闸、报警、编码三种输出方式，可适应现场各 种需要，动作延时时问 （ 范围是 ０ ６５ 秒）可软件设定，具 ￣ ５３
障线路零序电流之和。因此，故障线路零序电流应该是最大的， 但是由于现场 Ｃ 误差、装置内部 Ｃ Ｔ Ｔ误差、测量误差等原因，
电站装机为 ４台单机容量为 ３ ｗ ＯＨ 的灯泡贯流式机组，总装机
容量 １ ０Ｍ 。由Ａ Ｂ克瓦纳联营设计制造。是一座以通船为 ２ Ｗ Ｂ／
主，兼顾发电的综合利用 “ 以电养航”工程。电站是以日调节
为主的水电站，汛期带基荷运行，枯水期承担调峰任务。地理
实际计算值不一定最大，有可能是次之或更次之。若用电流最
大值判别，很可能误判，并且不能区分线路接地和母线接地。
位置位于广西多发雷区域，雷雨季节，多次发生 １ ｖ ０ 供电系 ｋ 统外输电线路被雷击引起单相接地故障 ；而原有的保护装置在 发生单相接地故障时不能正确判断和动作并发生越级跳闸致使
消弧线圈
石清树 （ 广西贵港市贵港航运枢纽分公司。广西 贵港 ５ ７ ） ３ １０ ０
一
、
引言
（ 二）选线原理分析 ：小接地电流系统发生单相接地故障
贵港航运枢纽电厂位于广西郁江中段贵港市上游 ６ｋ ｍ处，
后，Ｐ 开口三角处产生零序电压，故障线路与非故障线路同时 Ｔ 产生零序电流。理论分析结果是 ： 故障线路零序电流等于非故
小电流接地系统单相接地故障选线装置说明书
TSH2007-XX型小电流接地系统单相接地故障选线装置――专用嵌入式工控机――使用说明书北京拓山电力科技有限公司目录一、概述 (3)二、TSH2007-XX型选线装置机电参数 (4)三、TSH2007-XX型选线装置特点 (4)四、硬件配置 (5)1. TSH2007-XX型选线装置（图4-1） (5)2. CT/PT板（图4-2） ........................................................................................... 错误！未定义书签。
3. 主板（图4-3）................................................................................................... 错误！未定义书签。
4. ARM芯片 ........................................................................................................... 错误！未定义书签。
5. 开关量板（图4-4）........................................................................................... 错误！未定义书签。
五、选线装置的工作原理 (6)1. 智能群体比幅比相法 (6)2. 谐波比幅比相法 (6)3. 小波法 (6)4. 首半波法 (7)5. 有功分量法、能量法 (7)6. 突变量选线方法 (7)7. 有效域技术 (8)8. 连续选线技术 (8)六、适用范围及定货须知 ................................................................................................. 错误！未定义书签。
几种单相接地故障选线方法阐述
几种单相接地故障选线方法阐述一、小电流接地系统单相接地故障选线及特点概述当前，在我国配电网中使用最多的是中性点不接地以及经消弧线圈接地系统两种，因此，在这里重点分析这两种接地系统单相接地故障选线的特征。
（一）中性点不接地系统中性点不接地方式有着结构简单、运行方便的优点，如果发生瞬时故障，一方面，其通常可以做到自动熄弧，非故障相的电压不会发生太大的升高，系统的对称性不会因此破坏；另一方面，单相接地电流也往往较小，单相接地不形成短路回路，在系统运行的过程中仍然允许单相接地故障存在一段时间，这就为排除故障赢取了一段时间。
如果发生雷击导致绝缘闪络，绝缘通常可以自行恢复，在一定程度山提高了供电的可靠性。
中性点不接地系统最大的优势在于，如果线路不是太长其可以自动消除单相接地故障，避免了跳闸的发生。
其缺点是由于中性点是绝缘的的缘故，电网对地电容中储存的能量不能得到有效的时方。
在正常运行的情况之下，中性点不接地系统各个线路对地电容基本相同，由此中性点电压为零。
但是一旦发生单相接地故障，其对称性就会遭到破坏，中性点由此悬空，单相接地后中性点电位将发生偏移，最终影响其他两相对地龟压。
通常来说，中性点不接地系统发生单相接地故障时有以下几点：第一，在发生单相接地的时候，故障相对地电压为零，非故障相对地电压为电网的线电压，此时，全系统会出现零序电压，其大小与电网正常工作时的电压相等。
第二，在非故障线路上会存在零序电流，其数值和自身的对地电容电流相等，方向从母线流向线路。
第三，在故障线路上，零序电流等于所有非故障线路的零序电流的和，方向从线路流向母线，相位和非故障线路零序电流的相位相反。
第四，接地故障处的电流和所有线路的接地电容电流的总和相等。
（二）经消弧线圈接地系统消弧线圈消弧的原理是如下：当消弧线圈的电感电流补偿了电网的接地电容电流时，故障点的接地电流大小就会大大减小，变成残余电流。
此时，电弧就容易熄灭；在消弧线圈的作用下，恢复电压的初速度得到降低，故障相电压的恢复时间也得以延长，恢复电压的极值也在一定程度上得到限制，从而使得接地电弧不会重燃，达到彻底消弧的目的。
分布式单相接地故障电脑综合选线装置
分布式单相接地故障电脑综合选线装置在湖北省电力公司和襄樊供电公司的大力支持下，经过一批长期在电力系统从事发、配电设备安装、检修、试验和运行维护工作的电力工程师、计算机专家和技术人员二十多年的辛勤努力，一种“分布式单相接地故障电脑综合选线装置”在襄樊科能机电设备有限公司研制成功了，并通过了“电力工业电气设备质量检验测试中心”的检验和质量管理体系GB/19001—2000 idt ISO9001：2000的认证，已向国家知识产权局申请了发明实用新型专利技术保护。
这种装置在硬件上采用了“分布式”网络结构：由一台工业级电脑CPU 和电路模块构成的“主机”，通过一根电缆线——“数据总线”控制多只由CPU和电路模块构成的接地信号采集“分支器”，再经过若干台“母线式零序电流互感器”从高压输电线路中感应出多种电流信号；在软件上综合采用了“首半波”、“无功功率方向”、“谐波电流的大小方向”和“小波波形分析”等多种方法和原理，根据“模糊理论”加权算法编制的专用计算机程序软件进行数据采集、运算、分析和控制，使装置的选线准确率达到了100%；近三年来已在很多电力公司的变电站（所）中进行了安装使用，对数千次接地故障进行了选线，结果与实际故障线路相符合。
彻底解决了发电厂、变电站（所）、开关站（所）等3—66KV中压配电网络中小接地电流系统单相接地故障保护选线的世界性难题。
一、主要功能是：1、采用宽大液晶屏幕中文显示信息内容，待机界面显示日历、时钟；2、一套装置可同时对二个电压等级、四段母线上发生的4条接地故障线路进行选线；3、一台主机可同时监测90条线路或设备，显示故障接地线路的实际编号；4、可同时识别、分别显示四段母线的接地相别：A、B、C；5、记录故障的开始和持续时间；6、故障音响报警；7、多种通讯方式实现信息上传；8、可长期保存记忆128次故障信息；9、可设定时间限制对故障线路的高压开关控制跳闸；10、可自动和手动打印故障信息记录；二、主要技术性能指标1、选线速度：判断识别接地故障线路用时小于0.1秒；2、选线准确率：100% ；2、灵敏度：分支器采集可分辨的最小信号电流0.01mA；3、主机工作电源：AC/DC 220V±10%，静态功耗小于3W；4、分支器工作电源：6.5—12V，功耗0.3—0.5W/只；5、工作环境：空气温度—10℃— +50℃，相对湿度90% ；6、所有技术指标均达到或超过DL/T 872—2004标准。
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过装设于各线路的零序 CT( 电流互感器 ) 采集各线路的零序电流，然后控制扰动源在接地 过程中短时小范围改变系统零序阻抗，扰动源的扰动方式有 ：通过消弧线圈小范围改变补 偿度，或者采用短时投切电阻、投切电容器等 ；造出扰动后，再采集各线路的零序电流，然后 求出各线路在扰动前后零序电流的变化量，其中最大者即为接地故障线路。因为它等于扰 动前后扰动电流的改变值，而其他线路基本不变。 [0009] 本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果 ：原理简单明了，确定接地故 障线路的判据不是绝对值，而是相对值，即零序电流的变化量，与零序电流互感器的极性无 关，也避免了零序电流互感器和测量回路误差及背景干扰等因素的影响，在系统不同电容 电流大小、各种接地类型等条件下均能准确选线，提高了灵敏度及可靠性 ；在消弧线圈接地 系统中不影响消弧线圈补偿，消弧补偿与选线并行，并可多次校核选线结果。
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单相接地故障选线的装置
技术领域 [0001] 本实用新型涉及小电流接地选线技术，具体涉及一种单相接地故障选线的装置及 其方法。
背景技术 [0002] 小电流接地系统的单相接地故障选线是长期困扰电力系统的一个难题，在发生单 相接地后快速正确地选出接地线路对电力系统安全运行起着重要的作用。准确的接地选线 方法和接地选线保护装置，对电力系统具有重要的贡献 ：及时准确的判断和有选择性的切 除接地故障，实现接地故障的选择性动作，限制系统带单相接地故障运行，减少单相接地故 障的持续时间，保障系统的安全运行 ；降低系统的操作过电压水平，使弧光接地等过电压的 存在时间减少 ；降低设备绝缘污闪事故率，降低形成两相异地短路和相间直接短路的机会 ； 能尽量减少对用户的停电时间，保持供电的连续性，从而减少用户因停电造成的损失，提高 服务水平。 [0003] 自微机型选线装置投入运行以来，很多企业、科研单位先后提出了多种选线原理， 并研制了基于这些选线原理的多种产品，但这些产品的选线准确性还比较低，不能满足配 电自动化发展的要求。因此，自动选线技术没有得到广泛的应用，又退回到原始的手动逐条 线路拉线的选线方式。 [0004] 在谐振接地系统中，系统电容电流较大时选线准确度较高，但电容电流较小时选 线准确度低。与此相关的是，一般金属性接地时选线准确度较高 ( 接地电流较大 )，而高阻 接地时 ( 接地电流较小 ) 选线准确度低。中性点经消弧线圈接地的配网当发生单相接地故 障时，接地线路电量特征根据消弧线圈补偿方式的不同而表现出不同的特征，并且会出现 接地线路与非接地线路具有相同电量特征的情况 ( 如消弧线圈过补情况下 )，使得多个选 线原理已不再适用。如何解决单相接地故障选线问题成为谐振接地方式能否被广泛应用的 关键。因此开发一种可靠性、准确性高的小电流选线装置具有重要的现实意义。
(74)专利代理机构 广州市华学知识产权代理有 限公司 44245
代理人 杨晓松
(51)Int.Cl. H02H 7/26 (2006.01) G01R 31/08 (2006.01)
(10)授权公告号 CN 201733081 U (45)授权公告日 2011.02.02
(54) 实用新型名称 单相接地故障选线的装置
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பைடு நூலகம்
1. 单相接地故障选线的装置，其特征在于包括 ： 自动选线装置 ； 装设在系统中性点的、在收到自动选线装置发出的扰动命令后对系统零序回路发出扰 动的扰动源 ； 装设于各线路上的、与自动选线装置连接的、用于对扰动后零序回路电流进行采样的 零序电流互感器。 2. 根据权利要求 1 所述的单相接地故障选线的装置，其特征在于 ：所述扰动源为在系 统中性点装设的可调电感、可短时投切电阻或可短时投切电容。
实用新型内容 [0005] 本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供一种单相接地故障选线 的装置，主要应用于谐振接地系统，该装置不受系统电容电流大小、接地类型等因数的影 响，克服了现有系统运行方式、接地电流小等问题，能够可靠、准确地选出接地故障线路。 [0006] 本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的 ：单相接地故障选线的装置，其特 征在于包括 ：自动选线装置 ；装设在系统中性点的、在收到自动选线装置发出的扰动命令 后对系统零序回路发出扰动的扰动源 ；装设于各线路上的、与自动选线装置连接的、用于对 扰动后零序回路电流进行采样的零序电流互感器。 [0007] 所述扰动源为在系统中性点装设的可调电感、可短时投切电阻或可短时投切电 容。 [0008] 本实用新型的基本原理是 ：在系统中性点装设扰动源，当系统发生单相接地后，通
具体实施方式 [0016] 下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施 方式不限于此。 [0017] 实施例 [0018] 如图 1 所示，本实用新型单相接地故障选线的装置，包括依次连接的零序 CT( 电流 互感器 )、自动选线装置、扰动源。其中零序 CT 装设于各线路上，在系统发生单相接地后完 成对各线路零序电流的采样，并将采样信号送到自动选线装置。自动选线装置包括主控模 块 3、电源模块 4，以及分别与主控模块 3 连接的数据采集模块 1、时间模块 6、开关量输入输 出模块 2、通讯模块 7、显示和键盘控制模块 5，数据采集模块 1 接收零序 CT 的采样信号，开 关量输入输出模块 2 与扰动源连接 ；电源模块 4 分别与自动选线装置的其余各模块相连接， 给它们供电，且按实际情况可选 220V 或 110V 输入 ( 交直流通用 )。扰动源装设在系统中性 点，并受控于自动选线装置，接收到自动选线装置中通过开关量输入输出模块 2 发出的扰 动命令后对系统零序回路发出扰动，并将扰动确认信号通过开关量输入输出模块 2 回复给 自动选线装置 ；自动选线装置收到扰动确认信号后，通过零序 CT 完成扰动后零序回路电流 的采样、计算。具体实现时，扰动源可以是在系统中性点装设的可调电感 ( 如消弧线圈 )、可 短时投切电阻或可短时投切电容 ( 即可控制投入或切除退出的电阻、电容，待选出线路后， 马上将其切除 ) 等。 [0019] 如图 2 所示，所述数据采集模块 1 主要包括依次连接的电流互感器、放大回路与 A/ D 转换芯片，电流互感器在系统正常运行时采集的 40 路模拟信号经放大回路进入 A/D 转换 芯片，在 A/D 转换芯片输出端以并行总线方式与主控模块 3 的输入端连接。
附图说明 [0010] 图 1 是本实用新型的结构示意图 ； [0011] 图 2 是数据采集模块结构示意图 ； [0012] 图 3 是主控模块及与外围模块连接的结构示意图 ； [0013] 图 4 是线路单相接地时零序电流分布图 ； [0014] 图 5 是以消弧线圈作扰动源选线的原理示意图 ； [0015] 图 6 是线路零序电流波形图。
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
*CN201733081U*
(21)申请号 201020230148.1
(22)申请日 2010.06.18
(73)专利权人 广州智光电气股份有限公司 地址 510760 广东省广州市黄埔区云埔工业 区埔南路 51 号
(72)发明人 姜新宇 陆国庆 余怀林
(57) 摘要 本实用新型提供单相接地故障选线的装置，
包括自动选线装置，装设在系统中性点的、在收到 自动选线装置发出的扰动命令后对系统零序回路 发出扰动的扰动源，以及装设于各线路上的、与自 动选线装置连接的、用于对扰动后零序回路电流 进行采样的零序电流互感器。本实用新型不受 系统电容电流大小、接地类型等因数的限制，能可 靠、准确的选出接地故障线路。
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[0020] 如图 3 所示，所述主控模块 3 主要包括 DSP 处理器、CPLD(ComplexProgrammable Logic Device，复杂可编程逻辑器件 )、看门狗，DSP 处理器通过总线分别与 CPLD、看门狗连 接 ；主控模块通过光电隔离与开关量输入输出模块相连，通过总线分别与数据采集模块、显 示键盘控制模块、通信模块相连。 [0021] 本实用新型单相接地故障选线的方法，包括如下步骤 ： [0022] A、系统正常运行时，自动选线装置实时采集各线路的零序电流。 [0023] B、系统发生单相接地后，通过装设于各线路的零序电流互感器采集各线路扰动前 的零序电流。 [0024] C、通过自动选线装置控制扰动源在接地过程中改变系统零序阻抗，从而造出扰 动 ；如控制消弧线圈小范围改变补偿度、短时投切电阻、短时投切电容等方法都可实现扰动 的目的 ；扰动维持的时间可根据自动选线装置可靠采样扰动后的零序电流所需时间来确 定，一般每次扰动维持 2 ～ 3 个工频周波即可。如图 4 所示，扰动源与接地点形成零序电流 回路，即经过扰动源的零序电流 Ix 通过接地点流回系统，因此扰动源的扰动对有接地故障 点的故障线路 II 产生的影响最大、对非故障线路 I 基本无影响，两线路零序电流波形如图 6 所示。 [0025] D、扰动源造出扰动后，自动选线装置再采集各线路扰动后的零序电流，计算出扰 动前、后的各线路零序电流差值 ΔI0，并根据零序电流差值 ΔI0 对各线路进行排序，扰动 前、后零序电流差值最大的线路即为故障线路。 [0026] 图 5 是以消弧线圈作为扰动源实现接地故障选线的原理图。假设接地发生后消弧 线圈的补偿度由 n 点变化到 m 点，补偿的感性电流由 IL( 扰动前 ) 调节到 IL′ ( 扰动后 )， 这样给系统造出了一个扰动量 ：ΔIL ＝ IL-IL′，消弧线圈对非故障线路零序电流的影响即 图中 b 点到 a 点，ΔI0h ＝ I0a-I0b ≈ 0 ；对故障线路零序电流的影响即 d 点到 c 点，ΔI0f ＝ I0d-I0c ≈ ΔIL，由于 ΔI0f ＞ ΔI0h，故可以判断出 ΔI0 为最大的线路即为发生接地的线路。 [0027] E、选出故障线路后通过开关量输入输出模块、通信模块将线路号发出或上传。 [0028] 上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述 实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替 代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。