一種配網電網故障自適應的接地處理系統及方法
【專利摘要】本發明公開了一種配網電網故障自適應的接地處理系統，所述配網電網包括母線，所述接地處理系統包括接地變壓器、小電阻投放系統、消弧成套設備和主控系統，其中，所述消弧成套設備通過所述接地變壓器與所述母線連接；所述小電阻投放系統包括小電阻和高壓接觸器，所述小電阻一端接地，另一端與所述高壓接觸器連接，所述高壓接觸器與所述接地變壓器連接；所述主控系統用于控制所述消弧成套設備和所述高壓接觸器，本發明實施例還公開了一種配網電網故障自適應的接地處理方法。采用本發明，可智能區分瞬時接地和永久性接地故障，防止因瞬時性接地故障引起頻繁跳閘，對永久性接地故障的線路迅速準確隔離，保障電網供電穩定。
【專利說明】—種配網電網故障自適應的接地處理系統及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電網接地系統及方法，尤其涉及一種配網電網故障自適應的接地處理系統及方法。
【背景技術】
[0002]在電力系統發展初期，容量較小，人們認為工頻電壓升高是絕緣故障的主要原因，同時，對電力設備耐受頻繁過電流沖擊的能力估計過高，所以，最初電力設備的中性點都采用直接接地方式運行。
[0003]隨著電力系統的發展與擴大，單相接地故障增多，線路斷路器經常跳閘，造成頻繁的停電事故，于是，遂將直接接地方式改為不接地方式運行。
[0004]爾后，由于工業發展較快，使電力傳輸容量增大、距離延長，電壓等級升高，電力系統的延伸范圍進一步擴大。在這種情況下發生單相接地故障時，故障點的接地電弧不能自行熄滅，而且，因間歇電弧接地產生的過電壓往往又使事故擴大，顯著降低了電力系統的運行可靠性。為了解決系統中出現的這些問題，德國的彼得生(w.Petersen)教授在研究電弧接地過電壓的基礎上，先后提出了兩種解決辦法，即中性點經消弧線圈和經電阻接地。后來，在中壓電網的發展過程中，逐漸形成了兩類中性點接地方式，即小電流接地方式和大電流接地方式。前者包括中性點不接地、經消弧線圈或經高電阻接地；后者包括中性點直接接地、經低(中)電阻和低(中)電抗接地等。而單相接地電弧能否瞬間自行熄滅，是區分大、小電流接地方式的必要和充分條件。
[0005]在上述接地方式中，前者以中性點經消弧線圈(諧振)接地為代表，后者以低電阻接地為代表。長期以來，兩者互有優缺點，因此在不同的國家和地區均有了相當的發展。傳統消弧線圈接地方式能自動消除瞬時性單相接地故障，具有減少跳閘次數、降低接地故障電流的優點，但由于不能切除非瞬時性單相接地故障，整個配電系統須承受較長時間(2小時)的工頻過電壓(線電壓)，因此對設備的絕緣水平要求高，這對配電系統設備(尤其對于某些進口設備，如電纜)是不利的；同時單相接地故障的長時間存在也不利于設備及人身安全。而且傳統消弧線圈接地系統里面的故障選線，一直是一個技術難題，實際選線準確率很低。低阻接地方式可避免配電系統出現長時間工頻過電壓的問題，對設備絕緣要求相對較低，不足之處在于系統中任何單相接地故障都跳閘，導致跳閘率過高，降低了供電可靠性。
[0006]因此，這兩種接地方式都各有利弊，只能適用于一定的條件，迫切需要尋求一種更完善的新型接地方式。
【發明內容】
[0007]本發明所要解決的技術問題在于，提供一種配網電網故障自適應的接地處理系統及方法，可智能區分瞬時接地和永久性接地故障并進行區別對待，防止因瞬時性接地故障引起頻繁跳閘，對永久性接地故障的線路迅速準確隔離，保障電網供電穩定。
[0008]為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種配網電網故障自適應的接地處理系統，所述配網電網包括母線，所述接地處理系統包括接地變壓器、小電阻投放系統、消弧成套設備和主控系統，其中，所述消弧成套設備通過所述接地變壓器與所述母線連接；所述小電阻投放系統包括小電阻和高壓接觸器，所述小電阻一端接地，另一端與所述高壓接觸器連接，所述高壓接觸器與所述接地變壓器連接；所述主控系統用于控制所述消弧成套設備和所述高壓接觸器，當母線出現單相接地故障，所述消弧成套設備的接地補償持續時間到達預先設定值時，接通所述高壓接觸器。
[0009]作為上述方案的改進，所述消弧成套設備的電流補償時間的預先設定值為3-lOs。
[0010]作為上述方案的改進，所述消弧成套設備包括消弧線圈和就地控制柜，所述消弧線圈包括一次繞組和二次繞組，所述一次繞組一端與所述接地變壓器連接，另一端接地；所述二次繞組與所述就地控制柜連接。
[0011]作為上述方案的改進，所述接地處理系統還包括控制屏，所述控制屏用于顯示所述接地處理系統的工作狀態和接收操控指令。
[0012]相應地，本發明還提供了一種配網電網故障自適應的接地處理方法，所述配網電網包括母線，所述接地處理方法包括以下步驟:
(1)將消弧成套設備通過接地變壓器連入所述母線，當所述母線出現單相接地故障時，所述消弧成套設備自動對其進行電流補償；
(2)當所述消弧成套設備的電流補償時間達到預先設定值時，通過高壓接觸器將小電阻通過所述接地變壓器連入所述母線，所述小電阻另一端接地。
[0013]作為上述方案的改進，當所述小電阻連入所述母線后，所述消弧成套設備停止電流補償。
[0014]作為上述方案的改進，主控系統對所述消弧成套設備的電流補償時間進行監測，當所述消弧成套設備的電流補償時間達到預先設定值時，所述主控系統控制所述高壓接觸器接通。
[0015]作為上述方案的改進，所述消弧成套設備的電流補償時間的預先設定值為3-lOs。
[0016]實施本發明，具有如下有益效果:
本發明通過消弧成套設備與小電阻并聯為系統中性點提供接地，并且應用主控系統控制所述消弧成套設備和小電阻的切換，對接地持續時長進行判斷，區分瞬間接地和永久性接地，采取不同的應對措施，避免了原來單一處理模式的弊端。既保證對永久性接地故障的迅速準確隔離，避免系統工頻過壓長期存在導致事故進一步擴大，又能對瞬時性接地故障進行精確補償使其自行消失，無需跳閘，從而達到提高供電安全性和可靠性的目的。
[0017]本發明消弧成套設備與并聯小電阻的聯合應用，縮短了系統接地時間，也降低了對電抗器熱容量的要求，通過優化設計，成套設備體積大為減小，安裝占地也大為減小(約為傳統設備占地的一半)，成本也得到降低，符合節約和環保的理念。
[0018]本發明提出的一種配網電網故障自適應的接地處理系統及方法具有較強自我保護能力。在系統發生永久性接地故障過程中當投入小電阻后由于饋線開關拒動或其他原因造成故障線路不能斷開時，本系統能夠退出消弧成套設備的補償，使其處于空載狀態，不會損壞消弧成套設備。另外小電阻投放系統中的小電阻在系統正常運行時不投入系統，只在永久性接地故障時才短時間的投入，避免了現有小電阻接地系統里小電阻一直投入系統中，因為不平衡電流過大而出現電阻燒毀或因為故障線路開關拒動而出現電阻燒毀的問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是本發明一種配網電網故障自適應的接地處理系統的結構示意圖；
圖2是本發明一種配網電網故障自適應的接地處理方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步地詳細描述。
[0021]如圖1所示，本發明實施例提供了一種配網電網故障自適應的接地處理系統，所述配網電網包括母線I，所述接地處理系統包括接地變壓器2、小電阻投放系統3、消弧成套設備4和主控系統(圖中未畫出)，其中，所述消弧成套設備4通過所述接地變壓器2與所述母線I連接；所述小電阻投放系統3包括小電阻5和高壓接觸器6，所述小電阻5 —端接地，另一端與所述高壓接觸器6連接，所述高壓接觸器6與所述接地變壓器2連接；所述主控系統用于控制所述消弧成套設備4和所述高壓接觸器6，當母線I出現單相接地故障，所述消弧成套設備4的接地補償持續時間到達預先設定值時，接通所述高壓接觸器6。
[0022]其中，所述主控系統可以是簡單的定時器也可以是PLC甚至是計算機系統，其主要功能是監測所述消弧成套設備4的接地補償持續時間，當其達到預先設定值時，接通所述高壓接觸器6。同時基于對系統本身的保護，也可以設定所述高壓接觸器6接通一定時間后強制切斷所述高壓接觸器6。
[0023]其中，所述小電阻5為大功率的不銹鋼合金電阻。
[0024]優選地，所述消弧成套設備4的電流補償時間的預先設定值為3-lOs。
[0025]更優地，所述消弧成套設備4的電流補償時間的預先設定值為10s。
[0026]需要說明的是，所述電流補償時間的長短影響所述消弧成套設備4的工作時間和電網的跳閘頻率。考慮到在小電阻接地方式中，小電阻5允許運行時間也是10s，即系統短時承受工頻電壓升高時間也是10s，所以電流補償時間設定為10s，則小電阻投放系統3的絕緣水平與小電阻接地系統相當。
[0027]另外，根據數據統計，持續IOs的接地故障只占總接地次數的小部分。
[0028]根據統計，2007年某地區45個變電站IOkv系統共接地1795次，持續時間達到IOS鐘的為155次，只占8.6%。這也說明了選擇IOs鐘跳閘，可以避免大部分的瞬時故障引起的跳閘。
[0029]綜合上述考慮，所述消弧成套設備4的電流補償時間的預先設定值以IOs為宜。同時，由于降低電流補償時間的預先設定值可以有效保護所述消弧成套設備4，對于偏向節省成本和自身設備穩定的考慮，可以將電流補償時間的預先設定值適當降低，又由于現有的饋線保護開關的動作延時為ls，因此電流補償時間的預先設定值最低不應低于3s。
[0030]優選地，所述消弧成套設備4包括消弧線圈7和就地控制柜8，所述消弧線圈7包括一次繞組9和二次繞組10，所述一次繞組9 一端與所述接地變壓器2連接，另一端接地；所述二次繞組10與所述就地控制柜8連接。
[0031]優選地，所述接地處理系統還包括控制屏11，所述控制屏11用于顯示所述接地處理系統的工作狀態和接收操控指令。
[0032]本發明實施例通過消弧成套設備4與小電阻5并聯為系統中性點提供接地，并且應用主控系統控制所述消弧成套設備4和小電阻5的切換，對接地持續時長進行判斷，區分瞬間接地和永久性接地，采取不同的應對措施，避免了原來單一處理模式的弊端。既保證對永久性接地故障的迅速準確隔離，避免系統工頻過壓長期存在導致事故進一步擴大，又能對瞬時性接地故障進行精確補償使其自行消失，無需跳閘，從而達到提高供電安全性和可靠性的目的。
[0033]本發明消弧成套設備4與并聯小電阻5的聯合應用，縮短了系統接地時間，也降低了對電抗器熱容量的要求，通過優化設計，成套設備體積大為減小，安裝占地也大為減小(約為傳統設備占地的一半)，成本也得到降低，符合節約和環保的理念。
[0034]如圖2所示，本發明第二實施例提供了一種配網電網故障自適應的接地處理方法，所述配網電網包括母線1，所述接地處理方法包括以下步驟:
S001、將消弧成套設備4通過接地變壓器2連入所述母線1，當所述母線I出現單相接地故障時，所述消弧成套設備4自動對其進行電流補償；
需要說明的是，當配電網發生接地故障時，所述消弧成套設備4根據已測量的電網電容電流值計算出需要補償的電感電流，然后控制所述消弧線圈7輸出補償電流。一般瞬時性接地故障由電感電流補償后，電弧熄滅，接地故障自動消除恢復正常狀態，從而避免了出現小電阻接地方式中每當接地故障立刻跳閘使得線路跳閘率高的情況。
[0035]S002、當所述消弧成套設備4的電流補償時間達到預先設定值時，通過高壓接觸器6將小電阻5通過所述接地變壓器2連入所述母線1，所述小電阻5另一端接地。
[0036]需要說明的是，對于消弧成套設備4補償較長時間后，接地故障仍然存在的，則認為系統發生了永久性接地故障，一般需停電處理。此時處理過程是當接地持續時間超過預先設定值后自動閉合高壓接觸器6以投入小電阻5，使饋線保護動作，依靠開關跳閘切除故障線路。當故障線路隔離后，系統恢復正常運行，主控系統自動斷開退出小電阻5。小電阻5的投入實現了準確快速隔離故障線路，避免了故障擴大化。
[0037]優選地，當所述小電阻5連入所述母線I后，所述消弧成套設備4停止電流補償。
[0038]優選地，主控系統對所述消弧成套設備4的電流補償時間進行監測，當所述消弧成套設備4的電流補償時間達到預先設定值時，所述主控系統控制所述高壓接觸器6接通。
[0039]優選地，所述消弧成套設備4的電流補償時間的預先設定值為3-lOs。
[0040]更優地，所述消弧成套設備4的電流補償時間的預先設定值為10s。
[0041]本發明提出的一種配網電網故障自適應的接地處理系統及方法具有較強自我保護能力。在系統發生永久性接地故障過程中當投入小電阻5后由于饋線開關拒動或其他原因造成故障線路不能斷開時，本系統能夠退出消弧成套設備4的補償，使其處于空載狀態，不會損壞消弧成套設備4。另外小電阻投放系統3中的小電阻5在系統正常運行時不投入系統，只在永久性接地故障時才短時間的投入，避免了現有小電阻接地系統里小電阻5 —直投入系統中，因為不平衡電流過大而出現電阻燒毀或因為故障線路開關拒動而出現電阻燒毀的問題。
[0042]以上所揭露的僅為本發明一種較佳實施例而已，當然不能以此來限定本發明之權利范圍，因此依本發明權利要求所作的等同變化，仍屬本發明所涵蓋的范圍。
【權利要求】
1.一種配網電網故障自適應的接地處理系統，所述配網電網包括母線，其特征在于， 所述接地處理系統包括接地變壓器、小電阻投放系統、消弧成套設備和主控系統，其中， 所述消弧成套設備通過所述接地變壓器與所述母線連接； 所述小電阻投放系統包括小電阻和高壓接觸器，所述小電阻一端接地，另一端與所述高壓接觸器連接，所述高壓接觸器與所述接地變壓器連接； 所述主控系統用于控制所述消弧成套設備和所述高壓接觸器，當母線出現單相接地故障，所述消弧成套設備的接地補償持續時間到達預先設定值時，接通所述高壓接觸器。
2.如權利要求1所述的配網電網故障自適應的接地處理系統，其特征在于，所述消弧成套設備的電流補償時間的預先設定值為3-lOs。
3.如權利要求1所述的配網電網故障自適應的接地處理系統，其特征在于，所述消弧成套設備包括消弧線圈和就地控制柜，所述消弧線圈包括一次繞組和二次繞組，所述一次繞組一端與所述接地變壓器連接，另一端接地；所述二次繞組與所述就地控制柜連接。
4.如權利要求1所述的配網電網故障自適應的接地處理系統，其特征在于，所述接地處理系統還包括控制屏，所述控制屏用于顯示所述接地處理系統的工作狀態和接收操控指令。
5.一種配網電網故障自適應的接地處理方法，所述配網電網包括母線，其特征在于，包括以下步驟: 將消弧成套設備通過接地變壓器連入所述母線，當所述母線出現單相接地故障時，所述消弧成套設備自動對其進行電流補償； 當所述消弧成套設備的電流補償時間達到預先設定值時，通過高壓接觸器將小電阻通過所述接地變壓器連入所述母線，所述小電阻另一端接地。
6.如權利要求5所述的配網電網故障自適應的接地處理方法，其特征在于，主控系統對所述消弧成套設備的電流補償時間進行監測，當所述消弧成套設備的電流補償時間達到預先設定值時，所述主控系統控制所述高壓接觸器接通。
7.如權利要求5所述的配網電網故障自適應的接地處理方法，其特征在于，當所述小電阻連入所述母線后，所述消弧成套設備停止電流補償。
8.如權利要求5所述的配網電網故障自適應的接地處理方法，其特征在于，所述消弧成套設備的電流補償時間的預先設定值為3-lOs。
【文檔編號】H02H7/22GK103595029SQ201310505363
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年10月24日 優先權日:2013年10月24日
【發明者】朱傳柏, 韓文, 莫春恬, 潘云東, 胡俊, 陳玨 申請人:杭州智光一創科技有限公司