TE-GMJD單相接地故障綜合管理系統(tǒng)

一、產(chǎn)品概述

在電力系統(tǒng)中，單相接地故障約占全部故障的85%,而且這些單相接地故障中，85%以上是瞬時的和可以恢復的。電力系統(tǒng)運行的安全性和供電的可靠性，在其它條件相同的情況下，取決于系統(tǒng)中性點的工作方式，即中性點接地方式。在有效接地系統(tǒng)中，單相接地故障線路會被迅速切除，防止事故擴大，這對于110kV及以上的輸變電網(wǎng)絡來說是合適的。35kV及以下中壓輸配電系統(tǒng)，由于對供電可靠性要求高，則采用了中性點非有效接地方式，或稱小電流接地方式，對于發(fā)生幾率較高的單相接地故障，不會產(chǎn)生危及人身、設備和系統(tǒng)安全的短路電流，并具有瞬時性單相接地故障自愈能力，系統(tǒng)的線電壓仍然對稱，可以保持對用戶的連續(xù)供電。

我國6~35kV中壓系統(tǒng)主要采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地的非有效接地方式，提高了中壓系統(tǒng)的供電可靠性。但另一方面，這種接地方式也給中壓輸配電系統(tǒng)帶來了一些問題，主要是單相接地時會引起弧光過電壓及諧振過電壓。特別對于較高倍數(shù)的間歇性弧光接地過電壓，如不能及時消除，可能造成避雷器熱崩潰、電纜放炮、電壓互感器故障、絕緣閃絡等各類事故，引發(fā)第二點接地造成危害較大的相間事故。

這些事故表明中壓系統(tǒng)中性點非有效接地方式會給系統(tǒng)電氣設備的運行安全帶來一些問題。這些問題如果不能有效解決，用戶就會在供電可靠性和運行安全性兩者間進行選擇，也就是中性點接地方式的選擇。多年的運行經(jīng)驗表明，在中壓系統(tǒng)選擇有效接地方式會顯著地降低供電可靠性。因此保持中性點非有效接地方式提高供電可靠性的優(yōu)點同時解決這種接地方式帶來的問題是近年來中壓系統(tǒng)的一個主要研究課題。解決這一問題的關鍵在于準確的故障選線和有效的后續(xù)處理。在準確確定故障支路的基礎上，根據(jù)故障支路負載的重要性以及故障的性質來靈活、有效地確定故障的處理方式，形成系統(tǒng)解決方案。

目前市場上廣泛使用的小電流選線方式往往受到接地點阻抗變化范圍大、工況復雜、零序電流信號弱、電磁干擾強等各種因素的影響，難以快速、準確地選出發(fā)生單相接地故障支路，選線準確率較低。

泰隆電氣在聯(lián)合各界資源力量、在國內(nèi)外電力行業(yè)的技術支持下誕生了一種智能化電網(wǎng)單相接地故障綜合保護管理系統(tǒng)（簡稱接地管理系統(tǒng)），系統(tǒng)綜合了直接接地、不接地、電阻接地、消弧線圈等接地方式相互配合運行，比目前電力系統(tǒng)采用單一的中性點不接地、消弧線圈接地、小（中）電阻接地方式具有更高的供電可靠性、選線準確率高、過電壓倍數(shù)低和消諧、消弧等作用好的特點。新建電力系統(tǒng)可以采用手動干預法運行，也可以采用自動模式運行。

二、技術方案

在中性點非有效接地系統(tǒng)中，通過接地變壓器引出一個中性點，該中性點與接地運行渦流磁控開關IGBT串聯(lián)接入可控電阻后接地。系統(tǒng)正常運行時，接地運行渦流磁控開關IGBT不導通。當系統(tǒng)或線路發(fā)生單相接地故障時，接地變壓器的中性點發(fā)生變化，裝置中的主控制器檢測到故障信號，并觸發(fā)接地運行渦流磁控開關IBGT導通，零序回路將流過一個脈沖可控的零序大電流，該零序電流通過故障線路，故障線路測距定位信號采集單元檢測到故障信號后發(fā)送給控制器，判斷故障線路、故障類型及故障時間和故障波形等。然后根據(jù)單相接地故障的性質，再采用不同的工作方式，讓消弧線圈和觸點消弧、電阻接地及不接地互相配合，消除弧光故障，并互相保護。

對于瞬時性接地故障和弧光接地故障，通過干預技術完成故障測距定位后迅速啟動脈沖式消弧線圈和觸點消弧，用觸點消弧來旁路暫態(tài)、高頻接地電容電流和脈沖式消弧線圈暫態(tài)電感電流，當脈沖式消弧線圈穩(wěn)定工作并實現(xiàn)補償后，退出觸點消弧，待故障消除后再退出脈沖式消弧線圈。由于有脈沖式消弧線圈以及低殘壓過電壓吸收裝置和電阻來限制觸點消弧的真空接觸器開斷引起的操作過電壓，對于瞬時性接地故障或弧光接地故障，這種組合式的工作方式克服了傳統(tǒng)的消弧線圈或觸點消弧、不接地、小電阻接地單獨應用的缺陷，更加有利于故障的消除，使裝置的可靠性大大提高。

對于永久性的單相接地故障，完成故障測距定位后迅速啟動遠跳或啟用觸點消弧工作和小電流系統(tǒng)相互配合，觸點消弧直接旁路接地電容電流，小電流系統(tǒng)通過有效接地裝置抑制故障電流，從而很好地保護故障支路特別是電纜支路的安全，保證系統(tǒng)的安全運行。全電壓監(jiān)測裝置監(jiān)測并記錄整個選線、消弧過程，并在系統(tǒng)正常運行及發(fā)生故障時，對系統(tǒng)三相電壓及其諧波、電壓閃變、弧光過電壓、雷擊過電壓、操作過電壓等穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)沖擊進行實時監(jiān)測、定時記錄和報警供用戶進一步分析系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

TE-GMJD單相接地故障綜合管理系統(tǒng)簡稱（接地管理系統(tǒng)）,是由泰隆電氣聯(lián)合電科院、華電大學科研人員，擁有多項專利技術以及特有的技術工藝，構成性能優(yōu)良的新型智能電網(wǎng)單相接地故障綜合技術保護管理的智能化系統(tǒng)。

TE-GMJD單相接地故障綜合管理系統(tǒng)由終端設備接地變、磁控消弧線圈、合金接地阻尼、智能傳感器、渦流磁控IGBT、互鎖高速開關、寬頻TV、低殘壓自愈雙安過電壓保護裝置、實時通訊技術、廣域測量系統(tǒng)、互聯(lián)集控管理分析決策系統(tǒng)構成的系統(tǒng)化、智能化的管理體系。

三、創(chuàng)新點

本產(chǎn)品具有特有技術創(chuàng)新：

1、特有設計高性能熱穩(wěn)定（專利保護）

2、以特有的工藝設計滿足污穢等級IV特重地區(qū)應用（專利保護）

3、智能量測傳感器技術（專利保護）

4、并聯(lián)非線性電阻的先進性技術（專利保護）

5、硬件設計采用FPGA+DSP+ARM9三CPU結構技術設計

6、互聯(lián)集控分析決策應用軟件及管理文件存儲

7、一種消弧線圈無損技術（專利保護）

8、一種智能快速開關（專利保護）

9、一種自適應響應電阻（專利保護）。

四、產(chǎn)品功能

TE-GMJD單相接地故障綜合管理系統(tǒng)整合了中性點非有效接地系統(tǒng)和中性點有效接地系統(tǒng)各自的優(yōu)點，既保持了6~35kV中性點非有效接地系統(tǒng)的供電可靠性，又解決了間歇性弧光過電壓給系統(tǒng)絕緣帶來的安全隱患。概括起來，該裝置有如下技術特點：

快速準確的故障測距定位

主控制器采用工業(yè)計算機嵌入DSP技術、交流模擬信號數(shù)字傳輸技術，當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，主控制器能在20ms時間內(nèi)作出響應，觸發(fā)智能開關導通。通過中性點發(fā)出可控脈沖電流，瞬時放大故障點接地電流信號，該接地電流可控，信號強，故障測距定位終端采集器，采用高精度傳感器為進一步提高故障定位準確率,且智能開關導通時間為工頻首半波，采用了相位原理，對原系統(tǒng)無影響。

故障測距定位裝置實時采集系統(tǒng)故障信號，應用多種故障定位（根據(jù)用電實際情況）方法進行綜合故障定位，具體包括：殘流增量法及有功功率數(shù)字傳輸法、信號注入。裝置通過粗糙集理論確定各種故障定位方法的有效域，根據(jù)故障信號特征自動對每一種故障定位方法得出的故障定位結果進行可信度量化評估，應用證據(jù)理論將多種故障定位方法融合到一起，最大限度地保證各種故障定位方法之間實現(xiàn)優(yōu)勢互補。為了避免故障信號受到干擾而導致誤判，裝置采用了連續(xù)故障定位方法，每隔一定時間(1秒)重新采集數(shù)據(jù)進行分析，只要故障沒有消失，裝置的故障定位計算就不停止。

裝置具有故障錄波功能，可以提供故障前后的波形，包括故障發(fā)生前的一個周期和故障發(fā)生后五個周期的波形?？杀４娆F(xiàn)場故障錄波數(shù)據(jù)和選線結果20000次。

裝置具備跳閘功能，大容量觸點可以直接接入跳閘回路，實現(xiàn)故障定位后的故障切除。也可與自動重合閘結合，實現(xiàn)故障定位后的自動弧光處理和進一步確認。具體根據(jù)用電企業(yè)的實際情況進行方案設計。
有效的故障處理

根據(jù)單相接地故障的性質及負載的重要程度，再采用不同的工作方式，讓消弧線圈和觸點消弧、電阻接地、不接地互相配合，互相保護，有效消除弧光過電壓，解決單相接地故障。具體根據(jù)用電企業(yè)的實際情況進行方案設計。
全電壓監(jiān)測控制
在系統(tǒng)正常運行及發(fā)生故障時，可對系統(tǒng)的過電壓、低電壓、PT斷線、諧振、單相接地電壓及其諧波、電壓閃變、弧光過電壓、雷擊過電壓、操作過電壓等穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)沖擊進行實時監(jiān)測、定時記錄、報警，供用戶分析系統(tǒng)的工作狀態(tài)及判斷故障原因。