CN112670971B - 一种单相接地故障综合处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单相接地故障综合处理系统，其特征在于：接地变压器引出一个中性点并通过单稳态开关与大地相连，零序电流互感器安装在各个支路上，各个支路的出线回路通过零序电流同步采样通道连接同步采样单元，单向真空接触器串联高压限流熔断器、消弧设备隔离开关后与主干路接通，并且单向真空接触器与脉冲式消弧线圈电性连接后与中性点连接，PT熔断器与电压互感器串联后与同步采样单元和接地变压器连接，同步采样单元与主控制器连接，主控制器与后台监控机和移动端连接；本发明利用单向真空接触器和脉冲式消弧线圈相互配合，相互保护，提高系统供电安全可靠性，并单相接地综合消弧消谐处理及电网高速同步采集监测及录波。
Description
技术领域
本发明涉及安全用电技术领域，特别涉及一种单相接地故障综合处理系统。
背景技术
在我国3-35KV中压输配电系统中,大部分采用中性点不直接接地方式，即中性点不接地或经消弧线圈接地。中性点不直接接地方式在单相接地的状态下，系统线电压仍可保持三相对称而不影响用电设备的正常工作。所以，采用中性点不直接接地方式输配电系统的供电可靠性要远高于中性点直接接地的输配电系统，这是中性点不直接接地方式最大的优点，也是我国长期坚持在中压输配电系统中使用这种接地方式的基本原因。但是，从多年的运行经验和近年来中压输配电系统的发展情况看，中性点不直接接地方式也给中压输配电系统带来了一些问题：中性点不直接接地系统容易发生高压震荡，从而引起各种过电压。
中性点不直接接地系统中发生单相接地故障时，通常表现为弧光接地的形式。此时非故障相线路对地电压最高可升至3.5倍额定相电压。这种遍布整个系统的过电压往往会在系统绝缘薄弱处引起对地闪络。同时,接地电弧容易灼伤接地处的线路绝缘，特别是电缆线路，接地电弧容易烧穿电缆的相间绝缘而造成电缆相间短路，引发“电缆放炮”，另外，在弧光接地的过程中，由系统电磁参数的变化而引起系统发生激烈的电磁震荡。在震荡过程中,系统对地电容的充放电电流会在电弧熄灭和故障消除时通过系统中的电压互感器的中性点形成回路。该电流往往远大于电压互感器的额定电流，从而造成互感器的铁心饱和，一次侧电流因而急剧增大，熔断电压互感器保险丝，甚至烧毁电压互感器；难以确定发生单相接地故障的支路。目前市场上基于小电流选线原理的单相接地故障选线装置，在系统发生单相接地故障时,采集流过各支路的零序电容电流的大小和方向并经过不同的分析方法来确定发生单相接地故障的支路，由于系统零序电容电流信号小，并且会受到故障点的状态、位置等多种因素的影响，检测的准确性不高，从而给用户的用电安全带来隐患。而应用于中性点经消弧线圈接地的系统时,原有基于功率方向选线原理的选线装置更是无法使用。
现有的故障电压监测装置对系统遭受的弧光，电、操作等暂态过电压不能真实的进行记录，分析。
为解决以上难题，本申请团队开发出基于接地故障综合处理系统，在中性点不直接接地系统发生单相接地故障时，接地故障综合处理系统具备100%准确率的快速选线，单相接地综合消弧消谐处理及电网高速同步采集监测及录波。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种单相接地故障综合处理系统，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种单相接地故障综合处理系统，其特征在于：包括主控制器、同步采样单元、零序电流互感器、接地变压器、主变压器、接地变隔离开关、消弧设备隔离开关、高压限流熔断器、单向真空接触器、脉冲式消弧线圈、单稳态开关、PT熔断器、电压互感器，所述接地变压器引出一个中性点并通过单稳态开关与大地相连，所述零序电流互感器安装在各个支路上，各个支路的出线回路通过零序电流同步采样通道连接同步采样单元，所述单向真空接触器串联高压限流熔断器、消弧设备隔离开关后与主干路接通，并且单向真空接触器与脉冲式消弧线圈电性连接后与中性点连接，接地变压器通过接地变隔离开关与主变压器连接，所述PT熔断器与电压互感器串联后与同步采样单元和接地变压器连接，所述同步采样单元与主控制器连接，所述主控制器与后台监控机和移动端连接，并且主控制器与建立的云数据库连接。
优选的，所述主控制器设有RS485通讯接口，配备标准MODBUS通讯规约与监控系统连接，实现数据传送。
优选的，所述主控制器采用32位高性能双CPU，7英寸宽屏工业彩色液晶触摸显示屏，具有视窗化电压故障录波分析系统。
优选的，所述主控制器能够12.8k速率同步高速采集24个通道电流、电压。
优选的，所述脉冲式消弧线圈能够补充系统接地电容电流、抑制系统过电压。
优选的，所述单稳态开关包括绝缘壳和外接壳，所述绝缘壳内安装真空灭弧室，所述真空灭弧室内分别安装动导电杆和定导电杆，所述动导电杆和定导电杆的端部分别连接动触头和定触头，所述动导电杆位于真空灭弧室外部的端部通过绝缘子固定连接连接杆，所述连接杆的下端端部固定连接涡流盘，所述涡流盘的端面靠近有合闸线圈，所述合闸线圈安装在外接壳上，所述连接杆的外圈固定连接拉力板，所述拉力板通过复位弹簧与支板连接，所述支板与外接壳固定连接，所述动导电杆的侧壁电性连接软导电线。
与传统技术相比，本发明产生的有益效果是：本发明通过接地变压器引出中性点，中性点通过单稳态开关接地，在发生单相接地故障时，主控制器能够迅速触发单稳态开关进行换流，并快速判断故障支路，利用单向真空接触器和脉冲式消弧线圈相互配合，相互保护，提高系统供电安全可靠性，并单相接地综合消弧消谐处理及电网高速同步采集监测及录波。
附图说明
图1为本发明的整体系统原理图；
图2为本发明的整体系统数据输送示意图；
图3为本发明的单稳态开关剖面示意图。
图中：1、主控制器；2、同步采样单元；3、零序电流互感器；4、接地变压器；5、主变压器；6、接地变隔离开关；7、消弧设备隔离开关；8、高压限流熔断器；9、单向真空接触器；10、脉冲式消弧线圈；11、单稳态开关；111、绝缘壳；112、真空灭弧室；113、动导电杆；114、定导电杆；115、动触头；116、定触头；117、涡流盘；118、合闸线圈；119、连接杆；1110、复位弹簧；1111、支板；1112、外接壳；1113、绝缘子；1114、拉力板；1115、软导电线；12、PT熔断器；13、电压互感器；14、后台监控机；15、移动端；16、云数据库。
实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-3所示，一种单相接地故障综合处理系统，其特征在于：包括主控制器1、同步采样单元2、零序电流互感器3、接地变压器4、主变压器5、接地变隔离开关6、消弧设备隔离开关7、高压限流熔断器8、单向真空接触器9、脉冲式消弧线圈10、单稳态开关11、PT熔断器12、电压互感器13，所述接地变压器4引出一个中性点并通过单稳态开关11与大地相连，所述零序电流互感器3安装在各个支路上，各个支路的出线回路通过零序电流同步采样通道连接同步采样单元2，所述单向真空接触器9串联高压限流熔断器、消弧设备隔离开关后与主干路接通，并且单向真空接触器9与脉冲式消弧线圈10电性连接后与中性点连接，接地变压器4通过接地变隔离开关6与主变压器5连接，所述PT熔断器与电压互感器13串联后与同步采样单元2和接地变压器4连接，所述同步采样单元2与主控制器1连接，所述主控制器1与后台监控机14和移动端15连接，并且主控制器1与建立的云数据库16连接。
具体实施时，当系统某一支路发生接地故障时，主控制器1检测接地信号后迅速触发单稳态开关11，故障支路流过一个与系统同相位大小可控的半波电流，主控制器1通过同步采样单元2采集、比较所有支路出线回路的零序电流互感器3电流波形，判断故障支路、故障类型以及故障时间，根据接地故障性质，采用不同的工作方式，利用脉冲式消弧线圈10与单向真空接触器9互相配合，互相保护，提高系统供电可靠性和安全性，当发生单向接地故障时，主控制器1完成选线后迅速启动故障相真空接触器，真空接触器转移流过故障点的高频接地电容电流，消除系统弧光过电压，然后调谐脉冲式消弧线圈10，断开故障相的真空接触器，真空接触器打开过程中，脉冲式消弧线圈10补充系统接地电容电流，避免系统接地电容电流再次流过故障点，防止故障支路由单向接地故障转为相间短路事故，能够有效防止真空接触器打开时产生操作过电压；如果故障点绝缘恢复，系统正常运行，整体系统退出脉冲式消弧线圈10，如果故障点没有恢复，整体系统再次迅速启动故障相真空接触器转移故障点电流，然后出脉冲式消弧线圈10，保证系统2小时持续供电。同时主控制器1把电力系统的故障状态以及遭受雷电、操作、接地故障等冲击时的电压波形、所有回路的电流波形完整的进行录波、分析、处理，上传到云端数据库和移动端15，方便用户在故障发生时及时查找、处理故障恢复供电，故障发生后进一步分析电力系统的工作状态，避免故障再次发生。
本实施例中，所述主控制器1设有RS485通讯接口，配备标准MODBUS通讯规约与监控系统连接，实现数据传送。
本实施例中，所述主控制器1采用32位高性能双CPU，7英寸宽屏工业彩色液晶触摸显示屏，具有视窗化电压故障录波分析系统。
本实施例中，所述主控制器1能够12.8k速率同步高速采集24个通道电流、电压。
本实施例中，所述脉冲式消弧线圈10能够补充系统接地电容电流、抑制系统过电压。
本实施例中，所述单稳态开关11包括绝缘壳111和外接壳1112，所述绝缘壳111内安装真空灭弧室112，所述真空灭弧室112内分别安装动导电杆113和定导电杆114，所述动导电杆113和定导电杆114的端部分别连接动触头115和定触头116，所述动导电杆113位于真空灭弧室112外部的端部通过绝缘子1113固定连接连接杆119，所述连接杆119的下端端部固定连接涡流盘117，所述涡流盘117的端面靠近有合闸线圈118，所述合闸线圈118安装在外接壳1112上，所述连接杆119的外圈固定连接拉力板1114，所述拉力板1114通过复位弹簧1110与支板1111连接，所述支板1111与外接壳1112固定连接，所述动导电杆113的侧壁电性连接软导电线1115。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (5)
1.一种单相接地故障综合处理系统，其特征在于：包括主控制器、同步采样单元、零序电流互感器、接地变压器、主变压器、接地变隔离开关、消弧设备隔离开关、高压限流熔断器、单向真空接触器、脉冲式消弧线圈、单稳态开关、PT熔断器、电压互感器，所述接地变压器引出一个中性点并通过单稳态开关与大地相连，所述零序电流互感器安装在各个支路上，各个支路的出线回路通过零序电流同步采样通道连接同步采样单元，所述单向真空接触器串联高压限流熔断器、消弧设备隔离开关后与主干路接通，并且单向真空接触器与脉冲式消弧线圈电性连接后与中性点连接，接地变压器通过接地变隔离开关与主变压器连接，所述PT熔断器与电压互感器串联后与同步采样单元和接地变压器连接，所述同步采样单元与主控制器连接，所述主控制器与后台监控机和移动端连接，并且主控制器与建立的云数据库连接；
所述单稳态开关包括绝缘壳和外接壳，所述绝缘壳内安装真空灭弧室，所述真空灭弧室内分别安装动导电杆和定导电杆，所述动导电杆和定导电杆的端部分别连接动触头和定触头，所述动导电杆位于真空灭弧室外部的端部通过绝缘子固定连接连接杆，所述连接杆的下端端部固定连接涡流盘，所述涡流盘的端面靠近有合闸线圈，所述合闸线圈安装在外接壳上，所述连接杆的外圈固定连接拉力板，所述拉力板通过复位弹簧与支板连接，所述支板与外接壳固定连接，所述动导电杆的侧壁电性连接软导电线。
2.根据权利要求1所述的一种单相接地故障综合处理系统，其特征在于：所述主控制器设有RS485通讯接口，配备标准MODBUS通讯规约与监控系统连接，实现数据传送。
3.根据权利要求1所述的一种单相接地故障综合处理系统，其特征在于：所述主控制器采用32位高性能双CPU，7英寸宽屏工业彩色液晶触摸显示屏，具有视窗化电压故障录波分析系统。
4.根据权利要求1所述的一种单相接地故障综合处理系统，其特征在于：所述主控制器能够12.8k速率同步高速采集24个通道电流、电压。
5.根据权利要求1所述的一种单相接地故障综合处理系统，其特征在于：所述脉冲式消弧线圈能够补充系统接地电容电流、抑制系统过电压。
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