抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置的制作方法

1.本技术涉小电阻接地装置技术领域，尤其涉及一种抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置。


背景技术：

2.抽水蓄能电站10kv厂用电系统馈线回路采用电缆供电，接地故障电容电流一般超过10a，最大能够达到200a左右。单相接地故障电弧能量可以使单相接地故障转化为相间短路，如采用不接地系统保障供电不中断会使故障扩大，危害人身和设备的安全。因此，当前新建抽水蓄能电站10kv厂用电系统均采用中性点经小电阻接地方式，采用不接地方式的老电站厂用电系统也在逐步进行改造。实施方式为在厂用变低压侧或者10kv母线上设置小电阻接地成套装置。平时运行时，厂用变投入则小电阻接地成套装置投入。当发生馈线单相接地故障时，馈线零序电流保护将动作，切断故障线路。
3.中性点经小电阻接地是一种多个装置“人工”组合的接线，整个接地回路的任意环节都可能发生断线，断线后又重新形成不接地系统。接地系统发生断路时，零序电流保护会拒动，从而导致故障扩大，造成设备损坏、厂用电系统瘫痪、全站停机、人员伤亡等严重后果。
4.但是，由于接地系统在正常工作状态时，同样没有工作电流经过小电阻接地成套装置，与断线工作状态时的表征一致，因此无法通过简单的监测方法判断回路的通断情况，小电阻接地系统发生断线故障值守人员无法及时知晓并安排检修。


技术实现要素：

5.本技术提供一种抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置，用以解决相关技术中的小电阻接地系统断路时难以检测的问题。
6.本技术提供了一种抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置，包括：一次回路和二次回路，其中，一次回路包括：接地线路、接入所述接地线路的信号电流源以及接入所述接地线路的中性点测量级电流互感器，信号电流源用于为一次回路供电；二次回路包括：中性点测量级电流互感器、与中性点测量级电流互感器连接的第一带通滤波器以及与测第一带通滤波器连接的计算机监控系统现地控制单元，二次回路通过中性点测量级电流互感器接入一次回路，第一带通滤波器用于限制二次回路中电流的频率，计算机监控系统现地控制单元用于检测二次回路中的电流值。
7.在一些实施例中，信号电流源包括：串联设置的低频电源发生器、第二带通滤波器以及隔离变压器，隔离变压器与接地线路连接。
8.在一些实施例中，低频电源发生器的频率f1与小电阻接地系统的工作电流的频率f2满足：∣f1-f2∣≥20hz。
9.在一些实施例中，低频电源发生器的频率f1为20hz，小电阻接地系统的工作电流
的频率f2为50hz。
10.在一些实施例中，第二带通滤波器的通波频率在15hz至25hz之间。
11.在一些实施例中，接地线路包括：接地线缆以及由接地线缆的第一端至接地线缆的第二端依次设置的断路器、接地变压器、接地隔离开关、接地电阻以及保护级电流互感器，接地线缆的第一端与母线连接，接地线缆的第二端与接地端子连接。
12.在一些实施例中，信号电流源设置在接地变压器与接地隔离开关之间。
13.在一些实施例中，中性点测量级电流互感器设置在保护级电流互感器与接地端子之间，中性点测量级电流互感器的测量精度大于保护级电流互感器的测量精度。
14.在一些实施例中，接地变压器的额定电压在8kv至12kv之间，接地变压器的额定容量在300kw至350kw之间。
15.在一些实施例中，接地隔离开关的额定电压在8kv至12kv之间，额定电流在600a至700a之间；和/或，接地电阻的额定电压在8kv至12kv之间。
16.应用本技术的抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置，信号电流源能够产生电流，电流经过一次回路经由中性点测量级电流互感器注入二次回路，二次回路是由中性点测量级电流互感器、第一带通滤波器以及计算机监控系统现地控制单元形成的回路。中性点测量级电流互感器能够实现由强电到弱电的转化，电流从中性点测量级电流互感器接入计算机监控系统现地控制单元，计算机监控系统现地控制单元能够检测从中性点测量级电流互感器流出的电流强度，在电流的强度大于预定值时，则表示一次回路中有电流经过，也即没有断路，而在电流的强度小于或者等于预定值时，则表示一次回路断路或者存在接触不良的点位，计算机监控系统现地控制单元能够产生提示信号，以提醒工作人员对小电阻接地系统进行现场检查并安排检修，保证电力系统安全稳定地运行。因此本实施例的小电阻接地系统能够解决相关技术中的小电阻接地系统断路时难以检测的问题。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
18.图1为本技术实施例提供的小电阻接地系统失地监测装置的部分结构的接线图；图2为本技术实施例提供的小电阻接地系统失地监测装置的部分结构的接线图；图3为本技术实施例提供的厂用电接线图。
19.附图标记说明：10-一次回路；11-接地线缆；12-断路器；13-接地变压器；14-接地隔离开关；15-接地电阻；16-保护级电流互感器；30-中性点测量级电流互感器；40-计算机监控系统现地控制单元；50-第一带通滤波器；20-信号电流源；21-低频电源发生器；22-第二带通滤波器；23-隔离变压器；60-母线；61-厂用电一段母线；62-厂用电二段母线；70-小电阻接地系统失地监测装置。
20.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
21.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
22.抽水蓄能电站10kv厂用电系统馈线回路采用电缆供电，接地故障电容电流一般超过10a，最大能够达到200a左右。单相接地故障电弧能量可以使单相接地故障转化为相间短路，如采用不接地系统保障供电不中断会使故障扩大，危害人身和设备的安全。因此，当前新建抽水蓄能电站10kv厂用电系统均采用中性点经小电阻接地方式。
23.小电阻接地方式通过小电阻接地系统来实现，小电阻接地系统也称中性点接地系统，相关技术中的小电阻接地系统一般包括接地变压器、隔离开关、接地电阻和保护用电流互感器。目前多见的是10kv小电阻接地系统和35kv小电阻接地系统，10kv电力系统属于间接接地系统，一般情况下中性点采用经消弧线圈接地或经小电阻接地方式，实际使用具有结构稳定、使用安全等优点。
24.在电力系统正常运行时，小电阻接地系统中不会有电流经过。只有在设备发生故障时，小电阻接地系统中才会有电流经过，起到对电气设备和人员的保护作用。在实际工作中经常发生小电阻接地系统发生断路的情况，这种情况一般被称作小电阻接地系统的失地（失去与地面的连接），例如：接地线路和接地端子（螺栓等金属件）之间产生断路，或者接地线路被车辆等压断等。小电阻接地系统发生断路时，也不会有电流经过，与小电阻接地系统未发生断路时的表征一致，因此无法通过简单的监测方法判断回路的通断情况，小电阻接系统发生断线故障时，工作人员无法及时知晓并安排检修。
25.因此，本技术提供了一种抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置，能够及时检测出小电阻接地系统的断路状态，保证厂用电系统安全稳定运行。
26.下面结合附图说明本技术实施例提供的抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置进行说明。需要说明的是，本技术实施例提供的抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置可以应用于抽水蓄能电站，当然也可以应用在其他需要小电阻接地系统的场景。
27.图1为本技术实施例提供的小电阻接地系统失地监测装置的部分结构的接线图，其中，图1示出了小电阻接地系统失地监测装置的一次回路；图2为本技术实施例提供的小电阻接地系统失地监测装置的部分结构的接线图，其中，图2示出了小电阻接地系统失地监测装置的二次回路。
28.如图1和图2所示，本实施例的抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置，包括：一次回路和二次回路。
29.其中，一次回路10包括：接地线路、接入接地线路的信号电流源20以及接入接地线路的中性点测量级电流互感器30，信号电流源20用于为一次回路10供电。
30.二次回路包括：中性点测量级电流互感器30、与中性点测量级电流互感器30连接的第一带通滤波器50以及与测第一带通滤波器50连接的计算机监控系统现地控制单元40，
二次回路通过中性点测量级电流互感器30接入一次回路10，第一带通滤波器50用于限制二次回路中电流的频率，计算机监控系统现地控制单元40用于检测二次回路中的电流值。
31.应用本实施例的技术方案，信号电流源20能够产生电流，电流经过一次回路10经由中性点测量级电流互感器30注入二次回路，二次回路是由中性点测量级电流互感器30、第一带通滤波器50以及计算机监控系统现地控制单元40形成的回路。
32.中性点测量级电流互感器30能够实现由强电到弱电的转化，电流从中性点测量级电流互感器30接入计算机监控系统现地控制单元40，计算机监控系统现地控制单元40能够检测从中性点测量级电流互感器30流出的电流强度，在电流的强度大于预定值时，则表示一次回路10中有电流经过，也即没有断路，而在电流的强度小于或者等于预定值时，则表示一次回路10断路或者存在接触不良的点位，计算机监控系统现地控制单元40能够产生提示信号，以提醒工作人员对小电阻接地系统进行现场检查并安排检修，保证电力系统安全稳定地运行。因此本实施例的小电阻接地系统能够解决相关技术中的小电阻接地系统断路时难以检测的问题。
33.需要说明的是，在本实施例中，计算机监控系统现地控制单元40为主变洞现地控制单元，也即主变洞lcu，其中，现地控制单元（local control uint，lcu）。
34.如图1和图2所示，信号电流源20包括：串联设置的低频电源发生器21、第二带通滤波器22以及隔离变压器23，隔离变压器23与接地线路连接。
35.具体地，该低频电源发生器21能够产生20hz低频正弦波信号，经过第二带通滤波器22处理，通过隔离变压器23将低频电压和电流信号注入到一次回路10中。二次回路中的电流信号经第一带通滤波器50输入到计算机监控系统现地控制单元40，在本实施例中，计算机监控系统现地控制单元40为主变洞lcu。当主变洞lcu检测到输入电流信号在预定时间短内均低于预定值时，则发出报警信号至中控室操作员工作站，提示值守人员出现厂用电系统失地故障。
36.在一些实施例中，低频电源发生器21产生的电流的频率f1与小电阻接地系统失地监测装置70的工作电流的频率f2满足：∣f1-f2∣≥20hz。
37.具体地，在本实施例中，低频电源发生器21产生的电流的频率f1为20hz，小电阻接地系统失地监测装置70的工作电流的频率f2为50hz。
38.需要说明的是，由于一次回路10运行时候，可能会产生工频50hz或50hz的奇次高频谐波电流，为避免一次回路10中的电流会对二次回路造成干扰，进而影响工作状态判断，本方案选用低频20hz的信号作为基准信号源。该低频电源发生器能够产生20hz低频正弦波信号，经过第二带通滤波器22，通过隔离变压器23将低频电压和电流信号注入到一次回路10中。当主变洞lcu检测到输入电流信号在预定时间短内均低于预定值时，则发出报警信号至中控室操作员工作站，提示值守人员出现厂用电系统失地故障。
39.第二带通滤波器22的通波频率在15hz至25hz之间，能够屏蔽50hz左右的小电阻接地系统失地监测装置70的工作电流，同时保证20hz的低频电流能够被通过。
40.进一步地，接地线路还包括：接地线缆11以及由接地线缆11的第一端至接地线缆11的第二端依次设置的断路器12、接地变压器13、接地隔离开关14、接地电阻15以及保护级电流互感器16，信号电流源20设置在接地变压器13与接地隔离开关14之间。
41.需要说明的是，接地线缆11的第一端与母线60连接，接地线缆11的第二端与接地
端子连接，接地端子可以是埋入地下的金属件，能够实现接地线缆11与大地的导通。
42.具体地，如图1所示，在本实施例中，接地变压器13的额定电压在8kv至12kv之间。
43.示例性地，接地变压器13的额定电压可以为8kv、8.5kv、9kv、9.5kv、10kv、10.5kv、11kv、12kv。
44.接地变压器13的额定容量在300kw至350kw之间。
45.示例性地，变压器13的额定容量可以为300kw、315kw、325kw、335kw或者350kw。
46.接地隔离开关14为隔离开关，接地隔离开关14的额定电压在8kv至12kv之间，额定电流在600a至700a之间。
47.优选地，接地隔离开关14的额定电压为10.5kv，额定电流630a。
48.接地电阻15的额定电压在8kv至12kv之间。
49.优选地，接地电阻15的额定电压为10.5kv，接地最大电流200a耐受时长10s，电阻值30.31ω。
50.具体地，在本实施例中，接地变压器13的额定电压为10.5kv，额定容量为315kw；接地隔离开关14选用额定电压为10.5kv，额定电流630a；在接地变压器13和接地隔离开关14中间设置隔离变压器23，参数为220v/24v。第二带通滤波器22设置15hz~25hz频段的波通，能够屏蔽50hz左右的正弦波信号。低频电源发生器21供电电源采用24v，保证电子元器件可靠运行。在接地电阻15和大地之间设置中性点测量级电流互感器30，参数为额定电流300/1a，精度0.5，容量1va。
51.进一步地，中性点测量级电流互感器30设置在保护级电流互感器16与接地端子之间，中性点测量级电流互感器30的测量精度大于保护级电流互感器16的测量精度。
52.图3为本技术实施例提供的厂用电接线图。
53.如图3所示，本实施例为抽水蓄能电站10kv厂用电系统，总接地故障电容电流最大能够达到200a。具体地，厂用电系统包括3段母线：厂用电一段母线61、厂用电二段母线62以及厂用电三段母线。其中，厂用电一段母线61和厂用电二段母线62分别与一套小电阻接地系统失地监测装置70连接，厂用电一段母线61和厂用电二段母线62工作电源母线相联时，厂用电一段母线61和厂用电二段母线62上只投入一套小电阻接地系统失地监测装置70。
54.本实施例通过小电阻接地系统失地监测装置70能够实现抽蓄电站厂用电系统接地断线的监测。小电阻接地系统失地监测装置70任意环节的断路，均能通过监测回路电流的方式判断。
55.另一方面，本技术还提供一种小电阻接地系统失地监测装置的断路检测方法，以对小电阻接地系统是否发生断路进行检测，具体地，包括：步骤s100：通过计算机监控系统现地控制单元40获取中性点测量级电流互感器30的电流值；步骤s200：当获取到的电流值在预设时间段内持续低于预设值时，计算机监控系统现地控制单元40发送警报信号至中控室。
56.上述步骤中，只有在获取到的电流值在预设时间段内持续低于预设值时，计算机监控系统现地控制单元40才会发出警报信号，以此来降低计算机监控系统现地控制单元40对断路误判的概率。一旦小电阻接地系统出现断路，则信号电流源20产生的检测电流将无法通过接地线路来进行传递，因此在持续的预设时间段内，主变洞lcu获取到的电流值会持
续地低于预设值。
57.具体地，在本实施例中，预设时间在1s至30s之间，进一步优选地，预设时间在3s至10s之间。
58.需要说明的是，电流的预设值可通过计算得出，本实施例在此不做限制。
59.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵”、“长”、“宽”、“上”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
60.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“紧固”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
61.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
62.在本说明书的描述中，参考术语“可选地”、“可选地实施方式”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
63.最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本技术的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本技术已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施方式技术方案的范围。

技术特征：
1.一种抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置，其特征在于，包括：一次回路（10）和二次回路，其中，所述一次回路（10）包括：接地线路、接入所述接地线路的信号电流源（20）以及接入所述接地线路的中性点测量级电流互感器（30），所述信号电流源（20）用于为所述一次回路（10）供电；所述二次回路包括：中性点测量级电流互感器（30）、与所述中性点测量级电流互感器（30）连接的第一带通滤波器（50）以及与所述第一带通滤波器（50）连接的计算机监控系统现地控制单元（40），所述二次回路通过所述中性点测量级电流互感器（30）接入所述一次回路（10），所述第一带通滤波器（50）用于限制所述二次回路中电流的频率，所述计算机监控系统现地控制单元（40）用于检测所述二次回路中的电流值。2.根据权利要求1所述的抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置，其特征在于，所述信号电流源（20）包括：串联设置的低频电源发生器（21）、第二带通滤波器（22）以及隔离变压器（23），所述隔离变压器（23）与所述接地线路连接。3.根据权利要求2所述的抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置，其特征在于，所述低频电源发生器（21）产生的电流的频率f1与所述小电阻接地系统失地监测装置（70）的工作电流的频率f2满足：∣f1-f2∣≥20hz。4.根据权利要求3所述的抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置，其特征在于，所述低频电源发生器（21）产生的电流的频率f1为20hz，所述小电阻接地系统失地监测装置（70）的工作电流的频率f2为50hz。5.根据权利要求3所述的抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置，其特征在于，所述第二带通滤波器（22）的通波频率在15hz至25hz之间。6.根据权利要求1至5中任一项所述的抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置，其特征在于，所述接地线路包括：接地线缆（11）以及由所述接地线缆（11）的第一端至所述接地线缆（11）的第二端依次设置的断路器（12）、接地变压器（13）、接地隔离开关（14）、接地电阻（15）以及保护级电流互感器（16），其中，所述接地线缆（11）的第一端与母线（60）连接，所述接地线缆（11）的第二端与接地端子连接。7.根据权利要求6所述的抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置，其特征在于，所述信号电流源（20）设置在所述接地变压器（13）与所述接地隔离开关（14）之间。8.根据权利要求6所述的抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置，其特征在于，所述中性点测量级电流互感器（30）设置在所述保护级电流互感器（16）与所述接地端子之间，所述中性点测量级电流互感器（30）的测量精度大于所述保护级电流互感器（16）的测量精度。9.根据权利要求6所述的抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置，其特征在于，所述接地变压器（13）的额定电压在8kv至12kv之间，所述接地变压器（13）的额定容量在300kw至350kw之间。10.根据权利要求6所述的抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置，其特征在于，所述接地隔离开关（14）的额定电压在8kv至12kv之间，额定电流在600a至700a之间；和/或，所述接地电阻（15）的额定电压在8kv至12kv之间。

技术总结
本申请提供一种抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置。具体地，抽水蓄能电站小电阻接地系统失地监测装置包括：一次回路和二次回路，其中，一次回路包括：接地线路、信号电流源以及中性点测量级电流互感器，信号电流源用于为一次回路供电；二次回路包括：中性点测量级电流互感器、计算机监控系统现地控制单元以及第一带通滤波器，二次回路通过中性点测量级电流互感器接入一次回路。应用本申请的技术方案，能够有效地解决相关技术中的小电阻接地系统断路时难以检测的问题。统断路时难以检测的问题。统断路时难以检测的问题。


技术研发人员：闫译文 刘太平 邓宾宾 贾森 汪婷婷 朱晶 和靖馨
受保护的技术使用者：三峡集团浙江能源投资有限公司
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/8/14