用于架空线路故障指示器的接地故障判定方法

摘要

一种电力电网技术领域的用于架空线路故障指示器的接地故障判定方法，通过将待测电网的母线上三相电压互感器的开口三角侧的电压信号引入五次谐波发生器的信号输出端上，将若干个故障指示器分别安装在待测电网的若干段架空电力线路上；并在发生永久性接地故障达到判定时间后五次谐波发生器通过三相电压互感器的开口三角侧向待测电网输出只在系统电源与接地点的故障线路上流通的特定编码波，实现接地故障定位。本发明避免了现有故障指示器在配电网系统应用上的不足，提高接地故障判定的准确性。

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电力电网技术领域的方法，具体是一种用于架空线路故障指示器的接地故障判定方法。

背景技术

电网中的线路故障多发生在配电网，直接影响着社会生产，及时准确的定位故障点变得非常重要。近年来，架空线路故障指示器的应用给故障查找带来了极大的便利，在电网中得到了广泛的应用。但是，我国的配电网多为中性点不接地系统或小电流接地系统，对于故障电流较大的短路故障，故障指示器具有一定的准确性，对于接地故障，故障指示器的准确性大大降低。尽管产品生产厂家和研究机构对该问题进行了深入的研究，但并没有取得突破性的进展，对接地故障的准确判定仍然是个难题。

经对现有技术领域的检索发现：中国专利申请号00132100.5，公开号CN1360212，记载了一种“单相导线挂装式小电流接地故障指示器”，该技术利用电网系统发生故障时系统本身的五次谐波进行故障判定。但其故障判定方法存在一定的缺点：系统发生接地故障时，系统本身五次谐波信号量小，而且容易受故障类型和电网系统的影响，故障判定不可靠，准确性低。

进一步检索发现，中国专利公开号CN2501061Y，记载了一种“接地及短路故障指示器”；中国专利公开号CN2935175Y，记载了一种“供电线路故障指示器”；中国专利公开号CN2886588Y，记载了一种“高压电网全功能故障指示器”；中国专利公开号CN201045627Y，记载了一种“智能型电力故障指示器”等。这些技术多利用简单的模拟电路，采样线路本身的故障信号，对线路故障进行判定，该类方法原理简单，判定粗糙，容易受系统的影响误判或不判，对于故障电流较大的短路故障，具有一定的准确性，对于故障信号特征量较小的接地故障，则无法准确判定。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种用于架空线路故障指示器的接地故障判定方法，避免了现有故障指示器在配电网系统应用上的不足，提高接地故障判定的准确性。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括以下步骤：

第一步、将待测电网的母线上三相电压互感器的开口三角侧的电压信号引入五次谐波发生器的信号输出端上，将若干个故障指示器分别安装在待测电网的若干段架空电力线路上；

第二步、当配电网系统的开口三角侧的零序电压高于35％配电网系统的相电压且保持5秒或以上不能自行消除即判定发生永久性接地故障，该零序电压即为线路故障信号，在发生永久性接地故障达到判定时间后五次谐波发生器通过三相电压互感器的开口三角侧向待测电网输出只在系统电源与接地点的故障线路上流通的特定编码波；

第三步、当故障线路上的故障指示器检测到线路故障信号后进入故障判定状态：故障指示器在检测周期内接收检测线路上的特定编码波，当收到特定编码波时则启动故障指示，接地故障点则处于该故障指示器与同一线路上相邻未启动故障指示的故障指示器之间，实现接地故障定位。

所述的五次谐波发生器是以PC104模块、DSP模块为核心元件，监测系统的开口三角零序电压，判定系统是否发生接地故障，并在系统发生故障时向系统注入几次短时间的五次谐波信号波。

所述的故障指示器以钳形精密电流互感器、超低功耗MSP430智能芯片为核心元件，当确定故障时，故障指示器的指示灯闪烁实现故障指示。

所述的特定编码波是指：五次谐波信号波，连续注入4次，每次的注入时间为0.3秒，注入的时间间隔依次为1秒、1.5秒和2秒。

本发明借助五次谐波发生器向故障线路注入特定编码波，故障线路上的故障指示器通过检测这一特定编码波实现接地故障判定，克服了配电网不接地系统和小电流接地系统由于接地故障电流信号特征值较小、受外界干扰强，不易判定故障点的缺点，提高了接地故障判定准确性；本接地故障判定方法通过五次谐波发生器获取特定编码波，根据对特定编码波的检测进行故障判定，与电网系统参数和接地故障类型无关，不受系统干扰，接地故障判定可靠性高；另外特定编码波的五次谐波信号量小、注入时间短，不会给系统带来不利影响。

附图说明

图1为本发明流程示意图。

图2为实施例检测电路示意图。

图3为实施例电流示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1和图2所示，本实施例包括以下步骤：

第一步、将五次谐波发生器3安装在变电站内，五次谐波发生器3的电压测量端和五次谐波输出端分别与三相电压互感器2的开口三角并接；故障指示器5分布安装在架空线路6上；

所述的五次谐波发生器是以PC104模块、DSP模块为核心元件，它用来监测系统的开口三角零序电压，从而判定系统是否发生接地故障，并在系统发生故障时向系统注入特定编码波；

所述的故障指示器以钳形精密电流互感器、超低功耗MSP430智能芯片为核心元件，用来检测线路上的故障信号，进行故障判定，当确定故障时，故障指示器的指示灯闪烁，实现故障指示。

第二步、当五次谐波发生器3检测到三相电压互感器2的开口三角的零序电压高于35％配电网系统的相电压，这种过电压状态在5秒内不能自行消除，则判定配电网系统发生了永久性接地故障；在判定时间后，五次谐波发生器3向系统注入特定编码波，该特定编码波只在系统电源与接地点的故障线路上流通；

所述的判定时间为0.5秒；

所述的特定编码波为变化的五次谐波信号波，如图3所示，I5的波形是故障线路上的五次谐波电流有效值随时间变化曲线，t1为故障发生的时间，t2为特定编码波的注入时间，Δt为每次的注入时间，Δt为0.3秒，Δt1、Δt2、Δt3为注入的时间间隔，分别为1秒、1.5秒和2秒。

第三步、故障线路上的故障指示器5检测到线路故障信号和特定编码波后，利用特定的故障判定方法实现故障指示；

所述的特定故障判定方法是指：

1)在发生接地故障时，系统的对地电容在故障电压的作用下产生电容电流，该电容电流叠加到线路的负荷电流上，使线路基波电流发生变化，如图3所示，I1的波形是线路上的基波电流有效值随时间的变化曲线，故障指示器5检测到线路上基波电流变化后，进入故障判定状态；

2)在设定时间后，故障指示器5开始检测线路的电流是否有特定编码波，如果检测到特定编码波，则启动故障指示，如果没有检测到特定编码波，则不启动故障指示；

3)接地故障点就处于故障指示的故障指示器与同一线路上相邻的没有故障指示的故障指示器之间。

本实施例与现有的故障指示器的故障判定方法相比，具有一定的先进性，它借助五次谐波发生器向故障线路注入的特定编码波，架空线路故障指示器通过对该编码波的检测，实接地故障判定，该接地故障判定方法原理直观，准确性高，解决了故障指示器对接地故障不能准确判定的问题，并且判定方法不受系统参数的限制和信号的干扰，故障判定可靠性高。