本發(fā)明屬于故障指示技術領域，涉及單相接地故障技術，尤其涉及一種新型故障指示系統(tǒng)以及利用該系統(tǒng)指示接地故障的方法。

背景技術：

我國配電網(wǎng)一般采用小電流接地方式，發(fā)生單相接地故障時單相接地電流又很小，線路電流變化不大，電網(wǎng)可以繼續(xù)運行，但這又給故障定位帶來很大問題。

現(xiàn)有信號注入法：是在變電站內變壓器中性點處增設中值電阻，當發(fā)生接地故障時，按照一定的序列投切這個中值電阻，引起母線到故障點沿線線路電流的變化，通過現(xiàn)有外施信號型故障指示系統(tǒng)進行定位。此法增加一次設備，操作危險。

現(xiàn)有暫態(tài)錄波法：暫態(tài)錄波型故障指示系統(tǒng)采集單元進行電場和電流的采樣并計算，如果滿足錄波啟動條件啟動三相錄波并上傳匯集單元判斷進行定位并將錄波數(shù)據(jù)上傳平臺，平臺根據(jù)錄波數(shù)據(jù)可以進行二次判據(jù)，并起到故障追溯的作用。

但此兩種接地故障判據(jù)的應用相互孤立，無法融合應用，造成接地故障仍然不理想，仍然無法減輕一線工作人員的工作量。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述的問題，提供了一種新型故障指示系統(tǒng)以及利用該系統(tǒng)指示接地故障的方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為，

一種新型故障指示系統(tǒng)，包括安裝在配電室內二次系統(tǒng)中的信號源、安裝在三相a相、b相、c相上的采集單元以及匯集單元；

所述信號源，是通過采集a相、b相、c相、開口三角的電壓判斷接地故障后，通過三相五柱式pt或消弧線圈的副圈向電網(wǎng)中注入頻率介于與2之間(設配電網(wǎng)的工頻頻率為)的注入信號，設注入信號的頻率為；

所述采集單元包括羅氏線圈及調理電路、取電線圈、電源模塊、電池模塊、主控模塊和rf輸出模塊；

所述匯集單元，負責匯集采集單元信息，通過合成零序電流作為暫態(tài)錄波法的依據(jù)，并且將每一相的錄波值進行帶通濾波，得到注入信號作為信號注入法的依據(jù)。

一種利用新型故障系統(tǒng)指示接地故障的方法，具體步驟如下：

a)施加注入源，注入信號頻率選擇主要考慮方便信號的提取和檢測；

b)故障判據(jù)，通過新型故障指示系統(tǒng)采集單元的錄波數(shù)據(jù)上傳至匯集單元，匯集單元對數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波器等算法處理，分別對暫態(tài)信號判據(jù)和注入信號判據(jù)進行隸屬度融合，做出本地故障判據(jù)；

c)將錄波數(shù)據(jù)上傳至平臺，做二次判斷和故障追溯用。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果在于，

本發(fā)明改變了由單一判據(jù)來判斷單相接地故障的方式，極大的增加接地判斷的可靠性，在故障指示技術領域將具有引領地位；其實現(xiàn)方法相對簡單，指示效果大大提高。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為信號源的流程框圖；

圖2為采集單元的流程框圖；

圖3為匯集單元的流程框圖；

圖4為故障定位原理示意圖；

圖5為故障定位原理示意圖。

具體實施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點，下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開說明書的具體實施例的限制。

本發(fā)明提供了一種新型故障指示系統(tǒng)以及利用該系統(tǒng)指示接地故障的方法，本發(fā)明是從兩部分對其進行描述的，一部分是系統(tǒng)部分，另一部分則是使用部分，也可以認為是工作原理部分；其系統(tǒng)部分則是由信號源，采集單元，匯集單元組成。

如圖1-圖3所示，

其信號源，安裝于配電室內即可，此信號源僅需安裝于二次系統(tǒng)，安裝安全方便。此信號源的功能是通過采集a相、b相、c相、開口三角的電壓判斷接地故障后，通過三相五柱式pt或消弧線圈的副圈向電網(wǎng)中注入頻率介于與2之間(設配電網(wǎng)的工頻頻率為)的注入信號，設注入信號的頻率為；

創(chuàng)新點：不用動一次設備，從二次電壓互感器發(fā)信號，耦合到一次，進而使一次電路產(chǎn)生互感信號電流，使故障指示系統(tǒng)動作。

其采集單元，安裝于a相、b相、c相線路上，包括羅氏線圈及調理電路、取電線圈、電源模塊、電池模塊、主控模塊和rf輸出模塊；

其匯集單元，負責匯集采集單元信息，通過合成零序電流作為暫態(tài)錄波法的依據(jù)，并且將每一相的錄波值進行帶通濾波，得到注入信號作為信號注入法的依據(jù)。

在對本發(fā)明的工作原理進行說明之前，首先要說一下，信號注入法的原理：

配網(wǎng)中性點不接地系統(tǒng)分為中性點不接地系統(tǒng)，中性點經(jīng)高阻接地系統(tǒng)和中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。a)對于中性點不接地及經(jīng)高阻接地系統(tǒng)：

正常運行時，三相電壓均為正常相電壓且對稱，零序電壓為零，tv二次電壓分別為uan＝ubn＝ucn＝57.7v，uln＝0v。當配電網(wǎng)發(fā)生單相接地時，如圖4中線路ln的a相發(fā)生單相接地，系統(tǒng)a相對地電壓降為零，b、c兩相對地電壓升至原電壓的倍，其二次電壓也同樣升高倍，零序電壓升高為相電壓，分別為uan＝0v，ubn＝ucn＝uln＝100v?？梢姡瑃v的a相一次繞組被短接，a相二次繞組中也無感應電壓，使tv的a相處于不工作的“閑置”狀態(tài)。正是利用這一特點，將外加診斷信號注入到故障系統(tǒng)中。

裝置通過對上述電壓變化的檢測，判斷出a相接地，并自動地將信號電源跨接在a、n端子之間，在a相tv二次繞組注入信號電流，如圖1中虛線①所示。由于a相tv一次繞組處于被短接狀態(tài)，二次繞組中的注入信號電流必然會感應到一次側，即注入信號電流只在該接地相中流通，其回路如圖1中虛線②所示。

由圖4可以看出，注入的信號電流僅在變電站與接地點之間的一段線路中流通，越過接地點后，注入信號將不再存在。在變電站與接地點之間存在分支的情況下，注入信號也不會流入無接地故障的分支中。利用這一特點，通過采集單元采集錄波數(shù)據(jù)，上傳匯集單元后，由匯集單元進行濾波處理，如有注入信號即可查找出接地分支和接地點的確切位置，實現(xiàn)接地點的定位。

b)對于中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)：

圖5所示。信號源裝置與中性點經(jīng)中性點及高阻接地系統(tǒng)一樣，只是注入通過消弧線圈的輔助線圈處注入。

信號注入回路通過帶通濾波器接至消弧線圈的副圈，在電網(wǎng)接地的情況下，信號注入裝置通過消弧線圈的副圈向系統(tǒng)注入電流信號。通過采集單元采集錄波數(shù)據(jù)，上傳匯集單元后，由匯集單元進行濾波處理，如有注入信號即可查找出接地分支和接地點的確切位置，實現(xiàn)接地點的定位。

較現(xiàn)有的外施信號注入原理更安全可靠，注入信號耦合到一次側僅需20ma左右，對電能質量影響較少。并可以將外施信號故障指示系統(tǒng)與暫態(tài)錄波型故障指示系統(tǒng)功能融合到一起，提高故障指示系統(tǒng)接地判斷的準確性。

本發(fā)明的基于信號注入法及暫態(tài)錄波法融合的新型故障指示系統(tǒng)，所述配電網(wǎng)上均裝設有三相五柱式pt做絕緣監(jiān)視用，在中性點不接地或中性點經(jīng)高阻接地的配網(wǎng)系統(tǒng)中信號注入裝置接pt二次出線，判斷接地故障并通過故障相注入特定恒頻信號；在中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中信號注入裝置接pt二次出線，判斷接地故障并通過與消弧線圈相配合的消弧線圈副圈注入特定恒頻信號。新型故障指示系統(tǒng)工作包括以下步驟：

a)施加注入源，注入信號頻率選擇主要考慮方便信號的提取和檢測。由于人為注入的檢測信號的強度要比電力系統(tǒng)中的任何固有信號(基波和各次諧波)都弱很多，所以為了使注入信號不被電力系統(tǒng)的固有信號所淹沒，應使注入信號與電力系統(tǒng)地任何固有信號具有不同的特征。例如可以選用基波頻率fsig介于工頻第n次與n+1次(n為自然數(shù))諧波之間的電流信號。

采樣頻率的選擇主要考慮便于信號處理和分析。對于注入信號的分析和計算而言，工頻及各次諧波信號均為干擾信號，在進行運算時應設法濾去，為了方便地用數(shù)字的方法濾除這些分量，應使信號處理系統(tǒng)的采樣頻率為工頻頻率的整數(shù)倍，即：

fs＝p·f1

其中p為正整數(shù)，一般為偶數(shù)。

同時為了便于對注入信號進行處理和運算，希望對注入信號每個基波周期的采樣點數(shù)也為整數(shù)，即：

fs＝q·fsig

q為正整數(shù)，一般也取為偶數(shù)。

所以綜合上述分析，注入信號的基波頻率應該取為：

本發(fā)明所選取注入信號計算系統(tǒng)的對地容抗和檢測接地故障，由于電容的容抗與信號的頻率成反比，頻率越高容抗越小，所以為了提高計算的精確度和分辨率，減小線路電感對計算的影響，注入信號的頻率不宜選取過高，所以本發(fā)明所選取的注入頻率介于50hz與100hz之間的激勵信號，在此注入信號的頻率為83.3hz，此頻率在高阻接地故障中應用效果很好；

b)故障判據(jù)，通過新型故障指示系統(tǒng)采集單元的錄波數(shù)據(jù)上傳至匯集單元，匯集單元對數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波器等算法處理，分別對暫態(tài)信號判據(jù)和注入信號判據(jù)進行隸屬度融合，做出本地故障判據(jù)；

c)將錄波數(shù)據(jù)上傳至平臺(該平臺主要指的是配網(wǎng)線路監(jiān)測系統(tǒng)平臺軟件：該平臺用于顯示變電站對應線路下的設備運行情況正常與否，監(jiān)測的設備主要包括采集單元、ltu、ftu、ttu，每個變電站下都對應有一條或者多條線路，每條線路都對應一張svg圖形，通過查看圖形界面上設備安裝點是否有閃爍來判斷設備有無出現(xiàn)故障；也可進行二次算法判斷)，做二次判斷和故障追溯用。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例應用于其它領域，但是凡是未脫離本發(fā)明技術方案內容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍。