专利名称：单相接地故障自愈装置和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统保护和控制技术，具体而言，涉及单相接地故障自愈装置和 系统。
背景技术：
故障自愈指无需或仅需少量人为干预来实现电力网络中存在问题的元器件的隔 离或使其恢复正常运行，最小化或避免用户的供电中断。智能配电网建设的核心是实现系 统自愈。自愈的内容包括自动故障诊断、故障隔离和系统自我恢复。自愈的目标是避免负 荷停电，保证用户供电可靠性。配电线路直接与负荷相连，配电线路的安全可靠运行直接关系负荷供电的可靠 性，然而配电线路故障不可避免。围绕配电线路故障处理，电力工作者进行了广泛深入的研 究。围绕短路故障，提出了配电线路自动化技术；围绕不构成短路回路的单相接地故障，提 出了单相接地线路判定技术。配电线路自动化技术在短路故障发生后，快速判断故障，实现 故障隔离，在故障隔离后，使失电负荷恢复供电。单相接地线路判定技术，在单相接地故障 发生后，选择接地线路，再由人工切除接地线路，隔离故障。以上所描述的配电线路故障处 理技术，为了保护电力设备的安全，在故障发生时，首先将故障线路从系统中隔离。现有配 电网普遍采用闭环结构，开环运行。当向负荷供电的配电网中的任一电力线路因故障被迫 退出运行后，该电力线路所带的负荷不得不停电。现有配电线路故障处理技术不能满足智 能配电网故障自愈的要求。因此，为了能够满足自愈要求，在隔离单相接地故障过程中保证负荷不失电，需要 一种新的单相接地故障处理技术。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种单相接地故障自愈装置和 单相接地故障自愈系统，实现在隔离单相接地故障线路过程中能够保证负荷不失电，满足 配电系统的自愈要求。本发明提供了一种单相接地故障自愈装置，设置在配电系统的变电站或开闭所 中，包括故障检测�？�、故障线路确定�？�、通讯模块、判断模块和自愈�？椋渲校龉� 障检测�？椋邮盏缪够ジ衅鞑杉牡缪梗凳奔觳馑雠涞缦低持惺欠穹⑸ハ嘟拥毓� 障；所述故障线路确定�？椋彼龉收霞觳饽？槿范ǚ⑸龅ハ嘟拥毓收鲜保莸缌� 互感器采集到的电流，确定发生所述单相接地故障的线路的第一信息；所述通讯�？椋� 述故障线路确定�？槿范ǖ姆⑸龅ハ嘟拥毓收系南呗返牡谝恍畔⒎⑺椭镣獠浚约按� 所述外部接收发生所述单相接地故障的线路的第二信息；所述判断�？椋龅谝恍畔� 和所述第二信息进行比较，以确定所述故障线路确定模块确定的发生所述单相接地故障的 线路和来自所述外部的发生所述单相接地故障的线路是否为同一条线路，当所述第一信息 和所述第二信息相同时，确定所述线路为单相接地故障线路；以及所述自愈�？椋谒雠卸夏？槿范ㄋ龅ハ嘟拥毓收舷呗肥保⒊隹囟餍藕牛顾龅ハ嘟拥毓收舷呗返母� 荷侧的联络开关闭合，然后，使所述单相接地故障线路的负荷侧的进线开关打开，最后使所 述单相接地故障线路的电源侧的开关打开。在上述技术方案中，优选地，所述故障检测模块实时检测所述变电站或开闭所的 母线的三相电压，将所述三相电压与整定值进行比较，以确定所述配电系统是否发生所述 单相接地故障，其中，所述整定值包括第一整定值和第二整定值，所述第一整定值大于所述 第二整定值，当所述三相电压中任意两相电压均大于所述第一整定值，所述三相电压中的 剩余一相电压小于所述第二整定值时，则判定发生所述单相接地故障。在上述技术方案中，优选地，所述第一整定值为1. 2倍的相电压，所述第二整定值 为0.5倍的相电压。在上述技术方案中，优选地，所述故障线路确定�？榛谒霰涞缯净蛩隹� 所的所有出线上的电流之间的幅值的相对关系和极性的相对关系确定发生所述单相接地 故障的线路。在上述技术方案中，优选地，所述故障线路确定模块包括数据处理单元，用于对 采集到的所述变电站或所述开闭所的所有出线上的电流行波分别进行小波变换以求取小 波变换系数，提取所述小波变换系数的模极大值来获取所述电流行波的极性和幅值特征； 线路确定单元，用于比较所有出线上的所述电流行波的极性和幅值特征，以确定发生所述 单相接地故障的线路，其中，发生所述单相接地故障的线路的电流行波的幅值最大且发生 所述单相接地故障的线路的电流行波的极性与非接地故障线路的电流行波的极性相反。在上述技术方案中，优选地，所述小波变换的小波函数为三次B样条函数的一阶 导函数，所述小波变换为四层小波变换。在上述技术方案中，优选地，所述电流行波的采样频率为1兆赫，数据窗时长度为 128微秒。本发明还提供了一种单相接地故障自愈系统，包括在配电系统的变电站中设置 有以上所述的第一单相接地故障自愈装置，在配电系统的开闭所中设置有以上所述的第二 单相接地故障自愈装置，其中，所述第一单相接地故障自愈装置，检测所述配电系统是否发 生单相接地故障，当所述配电系统发生所述单相接地故障时，确定发生所述单相接地故障 的线路的第一信息，将所述第一信息发送至所述第二单相接地故障自愈装置，并接收来自 所述第二单相接地故障自愈装置确定的发生所述单相接地故障的线路的第二信息，将所述 第一信息和所述第二信息进行比较，以确定所述第一单相接地故障自愈装置确定的发生所 述单相接地故障的线路和所述第二单相接地故障自愈装置确定的发生所述单相接地故障 的线路是否为同一条线路，当所述第一信息和所述第二信息相同时，确定所述线路为单相 接地故障线路，当确定所述单相接地故障线路时，发出开关动作信号，使所述单相接地故障 线路的负荷侧的联络开关闭合，然后，使所述单相接地故障线路的负荷侧的进线开关打开， 最后使所述单相接地故障线路的电源侧的开关打开；所述第二单相接地故障自愈装置，检 测所述配电系统是否发生所述单相接地故障，当所述配电系统发生所述单相接地故障时， 确定发生所述单相接地故障的线路的第二信息，将所述第二信息发送至所述第一单相接地 故障自愈装置，并接收来自所述第一单相接地故障自愈装置确定的发生所述单相接地故障 的线路的第一信息，将所述第一信息和所述第二信息进行比较，以确定所述第二单相接地故障自愈装置确定的发生所述单相接地故障的线路和所述第一单相接地故障自愈装置确 定的发生所述单相接地故障的线路是否为同一条线路，当所述第二信息和所述第一信息相 同时，确定所述线路为单相接地故障线路，当确定所述单相接地故障线路时，发出开关动作 信号，使所述单相接地故障线路的负荷侧的联络开关闭合，然后，使所述单相接地故障线路 的负荷侧的进线开关打开，最后使所述单相接地故障线路的电源侧的开关打开。通过本发明的技术方案，可以检测出单相接地故障，确定发生单相接地故障的线 路，在隔离故障线路时不影响负荷的供电，满足故障自愈要求。
图1示出了根据本发明的实施例的单相接地故障自愈装置的框图；图2示出了根据本发明的实施例的单相接地故障自愈系统的框图；图3示出了根据本发明的实施例的配电网一次系统的示意图；图4示出了根据本发明的实施例的单相接地故障自愈装置进行单相接地故障检 测的流程图；图5示出了根据本发明的实施例的单相接地故障自愈装置确定单相接地故障线 路的流程图；图6示出了根据本发明的实施例的单相接地故障自愈装置进行故障隔离的流程 图；以及图7示出了根据本发明的实施例的单相接地故障自愈系统进行故障自愈的流程 图。
具体实施例方式为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实 施方式对本发明进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可 以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实 施例的限制。图1示出了根据本发明的实施例的单相接地故障自愈装置的框图。如图1所示，根据本发明的实施例的单相接地故障自愈装置100，设置在配电系统 的变电站或开闭所中，包括故障检测�？�102、故障线路确定�？�104、通讯�？�106、判断 �？�108和自愈�？�110，其中，所述故障检测�？�102，接收电压互感器采集的电压，实时 检测所述配电系统中是否发生单相接地故障；所述故障线路确定�？�104，当所述故障检 测�？槿范ǚ⑸龅ハ嘟拥毓收鲜保莸缌骰ジ衅鞑杉降牡缌鳎范ǚ⑸龅ハ� 接地故障的线路的第一信息；所述通讯�？�106，将所述故障线路确定�？�104确定的发 生所述单相接地故障的线路的第一信息发送至外部，以及从所述外部接收发生所述单相接 地故障的线路的第二信息；所述判断�？�108，将所述第一信息和所述第二信息进行比较， 以确定所述故障线路确定�？�104确定的发生所述单相接地故障的线路和来自所述外部 的发生所述单相接地故障的线路是否为同一条线路，当所述第一信息和所述第二信息相同 时，确定所述线路为单相接地故障线路；以及所述自愈模块110，在所述判断模块108确定所述单相接地故障线路时，发出开关动作信号，使所述单相接地故障线路的负荷侧的联络 开关闭合，然后，使所述单相接地故障线路的负荷侧的进线开关打开，最后使所述单相接地 故障线路的电源侧的开关打开。在上述技术方案中，优选地，所述故障检测模块102实时检测所述变电站或开闭 所的母线的三相电压，将所述三相电压与整定值进行比较，以确定所述配电系统是否发生 所述单相接地故障，其中，所述整定值包括第一整定值和第二整定值，所述第一整定值大于 所述第二整定值，当所述三相电压中任意两相电压均大于所述第一整定值，所述三相电压 中的剩余一相电压小于所述第二整定值时，则判定发生所述单相接地故障。在上述技术方案中，优选地，所述第一整定值为1. 2倍的相电压，所述第二整定值 为0.5倍的相电压。在上述技术方案中，优选地，所述故障线路确定�？�104基于所述变电站或所述 开闭所的所有出线上的电流之间的幅值的相对关系和极性的相对关系确定发生所述单相 接地故障的线路。在上述技术方案中，优选地，所述故障线路确定�？�104包括数据处理单元 1042，用于对采集到的所述变电站或所述开闭所的所有出线上的电流行波分别进行小波变 换以求取小波变换系数，提取所述小波变换系数的模极大值来获取所述电流行波的极性和 幅值特征；线路确定单元1044，用于比较所有出线上的所述电流行波的极性和幅值特征， 以确定发生所述单相接地故障的线路，其中，发生所述单相接地故障的线路的电流行波的 幅值最大且发生所述单相接地故障的线路的电流行波的极性与非接地故障线路的电流行 波的极性相反。在上述技术方案中，优选地，所述小波变换的小波函数为三次B样条函数的一阶 导函数，所述小波变换为四层小波变换。在上述技术方案中，优选地，所述电流行波的采样频率为1兆赫，数据窗时长度为 1 微秒。本发明的实施例的单相接地故障自愈装置，可以准确地检测出配电系统是否发生 单相接地故障，如果发生单相接地故障还能确定发生单相接地故障的线路，并与外部确定 的发生单相接地故障的线路进行比较，如果两条线路均为同一条线路，则可以判断出配电 系统的单相接地故障线路，然后进行单相接地故障线路的隔离，可以不影响负荷的正常供 H1^ ο图2示出了根据本发明的实施例的单相接地故障自愈系统的框图；如图2所示，根据本发明的实施例的单相接地故障自愈系统200包括在配电系 统的变电站中设置有如图1所说明的第一单相接地故障自愈装置202，在配电系统的开闭 所中设置有如图1说明的第二单相接地故障自愈装置204，其中，所述第一单相接地故障自 愈装置202，检测所述配电系统是否发生单相接地故障，当所述配电系统发生所述单相接地 故障时，确定发生所述单相接地故障的线路的第一信息，将所述第一信息发送至所述第二 单相接地故障自愈装置204，并接收来自所述第二单相接地故障自愈装置204确定的发生 所述单相接地故障的线路的第二信息，将所述第一信息和所述第二信息进行比较，以确定 所述第一单相接地故障自愈装置202确定的发生所述单相接地故障的线路和所述第二单 相接地故障自愈装置204确定的发生所述单相接地故障的线路是否为同一条线路，当所述第一信息和所述第二信息相同时，确定所述线路为单相接地故障线路，当确定所述单相接 地故障线路时，发出开关动作信号，使所述单相接地故障线路的负荷侧的联络开关闭合，然 后，使所述单相接地故障线路的负荷侧的进线开关打开，最后使所述单相接地故障线路的 电源侧的开关打开；所述第二单相接地故障自愈装置204，检测所述配电系统是否发生所 述单相接地故障，当所述配电系统发生所述单相接地故障时，确定发生所述单相接地故障 的线路的第二信息，将所述第二信息发送至所述第一单相接地故障自愈装置202，并接收来 自所述第一单相接地故障自愈装置202确定的发生所述单相接地故障的线路的第一信息， 将所述第一信息和所述第二信息进行比较，以确定所述第二单相接地故障自愈装置204确 定的发生所述单相接地故障的线路和所述第一单相接地故障自愈装置202确定的发生所 述单相接地故障的线路是否为同一条线路，当所述第二信息和所述第一信息相同时，确定 所述线路为单相接地故障线路，当确定所述单相接地故障线路时，发出开关动作信号，使所 述单相接地故障线路的负荷侧的联络开关闭合，然后，使所述单相接地故障线路的负荷侧 的进线开关打开，最后使所述单相接地故障线路的电源侧的开关打开。通过本发明的技术方案，可以检测出单相接地故障，确定发生单相接地故障的线 路，在隔离故障线路时不影响负荷的供电，满足故障自愈要求。由于配电线路普遍采用中性点非有效接地方式，具体包括中性点不接地、中性点 经消弧线圈接地和中性点经高阻接地。中性点非有效接地系统在发生单相接地故障时，可 不立即停止对用户供电。故本发明的技术方案以此为前提，实时检测系统中是否发生了单 相接地故障；在单相接地故障发生后，依次执行单相接地故障线路的确定和单相接地故障 隔离，在隔离过程中不影响负荷的供电，满足单相接地故障自愈要求。本发明的技术方案 中所提及的单相接地故障检测、单相接地故障线路确定和单相接地故障隔离的具体原理如 下1.单相接地故障检测在中性点非有效接地系统中，当系统正常运行时，三相电压对称，零序电压为零。 当发生单相接地故障时，接地相电压降低，健全相电压升高，零序电压升高。在金属性接地 时，接地相电压降低为零，健全相电压升高为线电压，出现很大的零序电压。因此，基于配电系统中的电压电气量的这些特征，可有效判定系统中是否发生了 单相接地故障，例如，可以基于系统母线上的电压互感器开口三角侧测量电压。当系统正常 运行时，电压互感器开口三角侧测量电压仅为系统不平衡电压；当系统发生单相接地故障 时，电压互感器开口三角侧测量电压升高为三倍的相电压。2.单相接地故障线路确定中性点非有效接地系统单相接地故障线路确定方法有许多种，包括零序电流比幅 比相法、暂态线路确定法、谐波线路确定法、外加信号法和行波线路确定方法等。因为行波 线路确定方法不受中性点接地方式、系统运行方式和过渡电阻等的影响，所以本发明的技 术方案中采用行波线路确定方法。当配电网中发生单相接地故障时，故障点将产生故障行波。根据电磁波理论，故障 点产生的故障行波将沿着故障线路向系统中传播。在故障行波到达测量点母线时，故障行 波将在测量点母线处发生折反射，一部分故障行波透射进非故障线路，一部分故障行波反 射回故障线路。故障线路感受到的初始行波为入射行波和反射行波的叠加；而非故障线路感受到的初始行波为折射行波。如果把测量点母线看作一个节点，则根据基尔霍夫电流定 律，任一时刻流入节点的电流等于流出的电流，故障线路的电流初始行波为流入节点的电 流，非故障线路的电流初始行波为流出节点的电流。因此，故障线路的电流初始行波大于非 故障线路的电流初始行波；在同样的电流参考方向下，故障线路的电流初始行波与非故障 线路的电流初始行波极性相反。因此，基于线路的电流初始行波的幅值和极性特征，可实现 配电网单相接地故障线路的确定。3.单相接地故障隔离单相接地故障隔离是单相接地故障自愈的核心。接地线路故障隔离包括接地线路 电源侧和负荷侧两端从系统中隔离。传统的配电系统接地线路的隔离是先断开电源侧的断 路器，再打开负荷侧的断路器。这种隔离模式的特点是电源侧断路器打开后，负荷失电，不 能满足故障自愈的要求。而本发明的单相接地故障自愈技术提出了先闭合故障线路的负荷 侧的联络开关，然后再打开故障线路的负荷侧的进线开关，最后打开故障线路的电源侧的 开关的隔离方案，保证接地线路隔离过程中负荷不失电，满足故障自愈的要求。根据以上所述描述的单相接地故障检测、单相接地故障线路确定和单相接地故障 隔离的具体原理可知，首先，安装于变电站的单相接故障自愈装置实时监测配电系统中变 电站的母线上的电压，将电压与整定值进行比较，判断配电系统中是否发生了单相接地故 障；在判断系统中发生了单相接地故障后，分别基于出线上的电流之间的幅值极性相对关 系，确定发生单相接地的线路；而安装于开闭所的单相接地故障自愈装置也确定了发生单 相接地故障的线路，通过通信如无线通信网络交互两个单相接地故障自愈装置的线路确定 结果，如果两条线路为同一条线路，则最终确认配电系统中的单相接地故障线路；在确认单 相接地故障线路后，安装于变电站的单相接地故障自愈装置和安装于开闭所的单相接地故 障自愈装置分别发出开关动作信号。该开关动作信号具体为先闭合单相接地故障线路负 荷侧的联络开关，保证负荷侧短时从两端供电；然后，打开单相接地故障线路负荷侧的进线 开关，实现单相接地故障线路负荷侧隔离；最后打开单相接地故障线路电源侧的开关，实现 单相接地故障线路的电源侧从系统中隔离。介绍了本发明的各主要部分的工作原理之后，下面结合附图来详细说明本发明的 技术方案。图3示出了根据本发明的实施例的配电网一次系统的示意图。如图3所示，本发明的实施例的配电网一次系统，变电站302有两台主变:1#主变 为351 和姊主变为10kv，下一级为开闭所304。该配电网一次系统正常运行时，变电站 302的I段母线和II段母线分列运行，母联开关BlOO断开；开闭所304的I段母线和II 段母线也分列运行，母联开关B900断开。开闭所304线路的负荷既可由线路L113供电，也 可由线路L123供电。将本发明的单相接地故障自愈装置分别应用于如图3所示的变电站 302和开闭所304，安装于变电站302的单相接地故障自愈装置和安装于开闭所304的单相 接地故障自愈装置构成的本发明的实施例的单相接地故障自愈系统，这两个单相接地故障 自愈装置可以互相通信，实现故障路线的信息交互，以确定配电系统的单相接地故障线路。图4示出了根据本发明的实施例的单相接地故障自愈装置进行单相接地故障检 测的流程图。在图4所示，步骤402，故障检测�？楦莸缪够ジ衅鞑杉牡缪剐藕哦韵呗方腥喙て档缪沟募嗖猓词凳奔嗖馀涞缦低衬赶呱系娜嗟缪梗幼哦匀嗟缪菇懈道� 叶变换，进而获取三相电压有效值。步骤404，接着，故障检测�？榻萌嗟缪褂行е涤胝ㄖ到斜冉希ㄖ涤� 两个，在本实施例中，将整定值ι设定为1. 2倍的相电压，整定值2设定为0. 5倍的相电压。 判断是否满足三相电压中的任意两相电压大于整定值1，而剩余一相小于整定值2，当判断 结果为是时进入步骤306，当判断结果为否时回到步骤302。步骤406，判定系统中发生了单相接地故障。在检测出配电系统发生单相接地故障之后，需确定哪条线路发生了单相接地故 障，图5说明了单相接地故障自愈装置是如何确定单相接地故障线路的。图5示出了根据本发明的实施例的单相接地故障自愈装置确定单相接地故障线 路的流程图。如图5所示，本实施例基于零模电流行波进行单相接地故障线路的确定。步骤502，通过配电线路上安装的零序电流互感器采集零模电流行波，实时监测所 有出线上的零序电流互感器感受到的零模电流行波，在本实施例中，零模电流行波的采样 频率为1兆赫，数据窗时长度为1 微秒。步骤504，故障线路确定�？橹械氖荽淼ピ幼哦圆杉降牧隳５缌餍胁ń� 行小波变换，在本实施例中，小波函数取为三次B样条函数的一阶导函数，对零模电流行波 进行四层小波变换。步骤506，进而提取四层小波变换的模极大值，获取零模电流行波的极性和幅值特 征。步骤508，故障线路确定�？橹械南呗啡范ǖピ冉纤邢呗返男〔ū浠坏哪＜� 大值，即获得所有出线上的零模电流行波的幅值的相对关系和极性的相对关系特征。步骤510，由于接地线路电流行波的幅值最大，且接地线路的电路行波的极性与非 接地线路的电路行波的极性相反，故根据获得的所有出线上零模电流行波的幅值的相对关 系和极性的相对关系特征可以确定接地线路，本实施例中，可以基于变电站的出线确定发 生单相接地故障的线路，基于开闭所的出线也确定发生单相接地故障的线路。步骤512，通讯�？榻邮障嗔诘ハ嘟拥毓收献杂爸玫墓收下废叩娜范ń峁� 变电站的单相接地故障自愈装置接收来自开闭所的单相接地故障自愈装置的故障路线的 确定结果。步骤514，最后，判断�？楸冉媳镜氐ハ嘟拥毓收献爸玫墓收下废叩娜范ń峁拖� 邻单相接地故障自愈装置的故障路线的确定结果，如果两个装置的线路确定结果一致，则 最终判定该故障线路为配电系统的接地线路，例如如果安装于变电站的单相故障自愈装置 确定的发生单相接地故障的线路和安装于开闭所的单相故障自愈装置确定的发生单相接 地故障的线路为同一条线路，则可以最终判定系统中发生单相接地故障的线路。在判断出配电系统的单相接地故障线路后，需进行单相接地故障线路的自愈，下 面结合图6来说明本发明的技术方案的核心部分。图6示出了根据本发明的实施例的单相接地故障自愈装置进行故障隔离的流程 图。在图6中，在判定单相接地故障线路后，单相接地故障自愈装置的自愈�？榉⒊隹囟餍藕牛街�602，首先，使单相接地故障线路负荷侧的母联开关闭合，保证该负荷可 以短时从两端供电。步骤604，接着，使单相接地故障线路负荷侧的进线开关打开，从负荷侧隔离接地。步骤606，最后，使单相接地故障线路的电源侧开关打开，从电源侧隔离接地，实现 接地线路从配电系统中隔离。以上说明了本发明的技术方案中的各部分的具体方案，下面结合单相接地故障自 愈系统完整地说明本发明的技术方案。图7示出了根据本发明的实施例的单相接地故障自愈系统进行故障自愈的流程 图。在单相接地故障自愈系统中将单相接地故障自愈装置分别安装于变电站和开闭 所中，两个单相接地故障自愈的工作步骤是一致的，以安装于变电站的单相接地故障自愈 装置为例来讲解具体的工作步骤。如图7所示，步骤702，实时监测变电站的母线上的电压。步骤704，判断配电系统中是否发生了接地故障，当判断结果为否时，则回到步骤 702，当判断结果为是时，则进入步骤706。具体的判断方法为当母线的电压升高超过预设 的整定值时，则判定系统中发生了接地故障，即当满足三相电压中的任意两相电压大于整 定值1，而剩余一相小于整定值2，且整定值1大于整定值2时，则判定系统发生了接地故障。步骤706，实时监测零序电流行波。步骤708，当判定系统中发生了接地故障后，根据监测的零序电流行波确定发生单 相接地故障的线路。步骤710，确定接地线路后，向与其通信的安装于开闭所的单相接地故障自愈装置 发送接地线路的确定结果，并等待接收安装于开闭所的单相接地故障自愈装置返回的接地 线路的确定结果。步骤712，在收到接地线路的确定结果后，如果两个单相接地故障自愈装置的接地 线路的确定结果一致，则最终确认配电系统的接地线路。步骤714，在接地线路确认后，首先发出闭合接地线路负荷侧母联开关指令，保证 负荷短时从两端供电。步骤716，接着在母联开关闭合后，发出打开接地线路负荷侧的进线开关指令，使 负荷侧隔离接地。步骤718，最后发出打开接地线路电源侧开关指令，实现单相接地故障自愈。以上结合附图对本发明的技术方案进行了详细说明，本发明的技术方案基于配电 系统的母线上的电压来判断是否发生接地故障，当判断发生接地故障后根据配电系统的出 线上的电流行波来选择发生接地故障的线路，交换相邻线路确定装置的故障线路的确定结 果来最终确定配电系统的单相接地故障线路，然后发出开关开合指令，先使接地线路负荷 侧母联开关闭合，然后，使接地线路负荷侧的进线开关打开，最后使接地线路电源侧开关打 开，实现在隔离接地线路时使负荷不失电，满足配电系统的故障自愈要求。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种单相接地故障自愈装置，其特征在于，设置在配电系统的变电站或开闭所中，包 括故障检测�？�、故障线路确定�？�、通讯�？�、判断�？楹妥杂？椋渲校龉收霞觳饽？椋邮盏缪够ジ衅鞑杉牡缪梗凳奔觳馑雠涞缦低持惺欠穹⑸� 单相接地故障；所述故障线路确定�？椋彼龉收霞觳饽？槿范ǚ⑸龅ハ嘟拥毓收鲜保莸� 流互感器采集到的电流，确定发生所述单相接地故障的线路的第一信息；所述通讯�？椋龉收舷呗啡范？槿范ǖ姆⑸龅ハ嘟拥毓收系南呗返牡谝� 信息发送至外部，以及从所述外部接收发生所述单相接地故障的线路的第二信息；所述判断�？椋龅谝恍畔⒑退龅诙畔⒔斜冉希匀范ㄋ龉收舷呗啡范� �？槿范ǖ姆⑸龅ハ嘟拥毓收系南呗泛屠醋运鐾獠康姆⑸龅ハ嘟拥毓收系南� 路是否为同一条线路，当所述第一信息和所述第二信息相同时，确定所述线路为单相接地 故障线路；以及所述自愈�？椋谒雠卸夏？槿范ㄋ龅ハ嘟拥毓收舷呗肥保⒊隹囟餍藕牛� 所述单相接地故障线路的负荷侧的联络开关闭合，然后，使所述单相接地故障线路的负荷 侧的进线开关打开，最后使所述单相接地故障线路的电源侧的开关打开。
2.根据权利要求1所述的单相接地故障自愈装置，其特征在于，所述故障检测�？槭� 时检测所述变电站或开闭所的母线的三相电压，将所述三相电压与整定值进行比较，以确 定所述配电系统是否发生所述单相接地故障，其中，所述整定值包括第一整定值和第二整定值，所述第一整定值大于所述第二整定 值，当所述三相电压中任意两相电压均大于所述第一整定值，所述三相电压中的剩余一相 电压小于所述第二整定值时，则判定发生所述单相接地故障。
3.根据权利要求2所述的单相接地故障自愈装置，其特征在于，所述第一整定值为1.2 倍的相电压，所述第二整定值为0. 5倍的相电压。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的单相接地故障自愈装置，其特征在于，所述故障 线路确定�？榛谒霰涞缯净蛩隹账乃谐鱿呱系牡缌髦涞姆档南喽怨叵� 和极性的相对关系确定发生所述单相接地故障的线路。
5.根据权利要求4所述的单相接地故障自愈装置，其特征在于，所述故障线路确定模 块包括数据处理单元，用于对采集到的所述变电站或所述开闭所的所有出线上的电流行波分 别进行小波变换以求取小波变换系数，提取所述小波变换系数的模极大值来获取所述电流 行波的极性和幅值特征；线路确定单元，用于比较所有出线上的所述电流行波的极性和幅值特征，以确定发生 所述单相接地故障的线路，其中，发生所述单相接地故障的线路的电流行波的幅值最大且 发生所述单相接地故障的线路的电流行波的极性与非接地故障线路的电流行波的极性相 反。
6.根据权利要求5所述的单相接地故障自愈装置，其特征在于，所述小波变换的小波 函数为三次B样条函数的一阶导函数，所述小波变换为四层小波变换。
7.根据权利要求5或6所述的单相接地故障自愈装置，其特征在于，所述电流行波的采 样频率为1兆赫，数据窗时长度为1 微秒。
8. 一种单相接地故障自愈系统，其特征在于，包括在配电系统的变电站中设置有如 权利要求1至7中任一项所述的第一单相接地故障自愈装置，在所述配电系统的开闭所中 设置有如权利要去1至7中任一项所述的第二单相接地故障自愈装置，其中，所述第一单相接地故障自愈装置，检测所述配电系统是否发生单相接地故障，当所述 配电系统发生所述单相接地故障时，确定发生所述单相接地故障的线路的第一信息，将所 述第一信息发送至所述第二单相接地故障自愈装置，并接收来自所述第二单相接地故障自 愈装置确定的发生所述单相接地故障的线路的第二信息，将所述第一信息和所述第二信息 进行比较，以确定所述第一单相接地故障自愈装置确定的发生所述单相接地故障的线路和 所述第二单相接地故障自愈装置确定的发生所述单相接地故障的线路是否为同一条线路， 当所述第一信息和所述第二信息相同时，确定所述线路为单相接地故障线路，当确定所述 单相接地故障线路时，发出开关动作信号，使所述单相接地故障线路的负荷侧的联络开关 闭合，然后，使所述单相接地故障线路的负荷侧的进线开关打开，最后使所述单相接地故障 线路的电源侧的开关打开；所述第二单相接地故障自愈装置，检测所述配电系统是否发生所述单相接地故障，当 所述配电系统发生所述单相接地故障时，确定发生所述单相接地故障的线路的第二信息， 将所述第二信息发送至所述第一单相接地故障自愈装置，并接收来自所述第一单相接地故 障自愈装置确定的发生所述单相接地故障的线路的第一信息，将所述第一信息和所述第二 信息进行比较，以确定所述第二单相接地故障自愈装置确定的发生所述单相接地故障的线 路和所述第一单相接地故障自愈装置确定的发生所述单相接地故障的线路是否为同一条 线路，当所述第二信息和所述第一信息相同时，确定所述线路为单相接地故障线路，当确定 所述单相接地故障线路时，发出开关动作信号，使所述单相接地故障线路的负荷侧的联络 开关闭合，然后，使所述单相接地故障线路的负荷侧的进线开关打开，最后使所述单相接地 故障线路的电源侧的开关打开。
全文摘要
本发明提供了一种单相接地故障自愈装置，设置在配电系统的变电站或开闭所中，包括故障检测�？椋觳馀涞缦低持惺欠穹⑸ハ嘟拥毓收希还收舷呗啡范？椋范ǚ⑸ハ嘟拥毓收系南呗返牡谝恍畔ⅲ煌ㄑ赌？椋谝恍畔⒎⑺椭镣獠浚约按油獠拷邮辗⑸ハ嘟拥毓收系南呗返牡诙畔ⅲ慌卸夏？椋谝恍畔⒑偷诙畔⒔斜冉希匀范ǖハ嘟拥毓收舷呗罚蛔杂？椋谂卸夏？槿范ǖハ嘟拥毓收舷呗肥保⒊隹囟餍藕牛沟ハ嘟拥毓收舷呗返母汉刹嗟牧缈乇蘸希缓螅沟ハ嘟拥毓收舷呗返母汉刹嗟慕呖卮蚩詈笫沟ハ嘟拥毓收舷呗返牡缭床嗟目卮蚩�。本发明还提供了一种单相接地故障自愈系统。实现在隔离单相接地故障时保证负荷不失电。
文档编号G01R31/08GK102148495SQ20111005196
公开日2011年8月10日 申请日期2011年3月3日 优先权日2011年3月3日
发明者施慎行, 董新洲 申请人:清华大学
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