1.本实用新型属于电力系统技术领域，特别涉及一种主动干预型接地消弧装置。
背景技术：2.随着国民经济的不断发展伴随着人们对物质的需求也跟着不断提高，同时对能源的供应要求也越来越严格。目前，我国的能源供应主要以电能为主，保证供电可靠性对国民的发展至关重要。因此快速有效的解决电力传输过程中可能发生的故障是保证系统安全运行的前提。
3.在我国东北地区大多数66kv系统采用中性点不接地方式，这种方式的最大优点是当系统发生单相接地时，系统电压仍然保持平衡，系统可安全运行2 个小时，故可大大提高供电可靠性。但接地故障点处仍然存在安全隐患，例如形成跨步电压，火灾等。
4.目前来说我国66kv系统只要系统容流大于10a大多采用中性点经消弧线圈接地的方式。这种方式利用感性电流和容性电流的相位方向相反的特性来补偿系统的电容电流，使容流的幅值减小到10a以下从而达到熄弧的目的。但这种方式也存在许多不足之处,当变电站增加线路数量，相应的系统容流也会增大，这就要求消弧线圈的容量也要随之增加。众所周知，扩容消弧线圈无异于重新购买一台新的消弧线圈，但新装置只是适应于当下这个电力系统，如果该变电站继续扩容则还需重新购买，长此以往，这种方式肯定会带来不必要的开销。
5.另外，目前中性点经消弧线圈接地方式应用的越来越广泛，消弧线圈的电感电流补偿了电网的电容电流，使接地故障点处的残流减少，有利于接地电弧的熄灭；同时接地故障残流减少也限制了接地故障电流的破坏作用，有利于接地故障点绝缘强度的恢复。但中性点经消弧线圈接地方式存在如下问题：
6.1)消弧线圈采用过补偿方式运行，接地故障点处仍有残流，当发生人身感电事故时，仍然会对人体造成伤害；
7.2)消弧线圈仅能补偿电网对地基波电容电流中的无功分量，随着电网容量的增大、供电电压的升高、供电距离的延伸、电缆网络的增加，接地电流将进一步增大，即使消弧线圈达到全补偿，接地电流中的有功分量和谐波电流仍相当大，使接地电弧的熄灭带来很大的难度。
8.3)采用消弧线圈后零序电流的幅值和方向发生改变，接地回路和非接地回路零序电流方向相同，增加了接地选线的难度，降低了接地选线的准确度。
9.4)当系统发生不平衡时，消弧线圈会加剧系统不平衡度，造成系统虚幻接地。
10.因此，针对66kv中性点不接地系统当发生单相接地故障时，如何消除单向接地故障的安全隐患，保障电力系统的供电可靠运行，且解决上述消弧线圈容量受限以及上述缺陷的问题，成为同行从业人员亟待解决的问题。
技术实现要素：11.本实用新型的主要目的在于提供一种至少部分解决上述技术问题的66kv 主动干预型接地消弧装置，解决了在中性点不接地系统中，当系统电容电流大于10a的起弧条件时，通过装置的动作达到熄弧的问题；达到防止过电压，保护人身安全的目的。对比消弧线圈来说，也不会存在容量不够的问题。
12.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
13.一种主动干预型接地消弧装置，包括：分相接地开关、隔离开关、零序电流互感器、低励磁阻抗变压器和中央控制系统；
14.其中，所述隔离开关的上口与变电站的66kv母线相连，下口与所述分相接地开关的上口连接；所述分相接地开关的下口与所述低励磁阻抗变压器的上口连接，所述低励磁阻抗变压器的下口通过接地电缆穿过所述零序电流互感器接到变电站的主地网；
15.所述中央控制系统与所述分相接地开关控制连接；
16.所述中央控制系统通过外接电缆连接到室外的高压装置，用于采集变电站的66kv母线三相电压及零序电压、所述零序电流互感器的电流信号，并控制所述分相接地开关的断开与闭合。
17.进一步地，所述分相接地开关为一个66kv单相六氟化硫开关，每只开关的下口封星接地。
18.进一步地，所述中央控制系统由接地保护控制单元、接地选线单元和驱动闭锁单元组成；
19.所述接地保护控制单元和所述接地选线单元通讯连接；
20.所述接地保护控制单元选取单相接地的故障相别并通过所述驱动闭锁单元驱动所述分相接地开关的投入和切除；
21.所述接地选线单元，采集变电所66kv所有出线的零序电流及系统零序电压进行监测，采用零序功率方向、保护动作前后零序方向变化及零序阻抗变化方法，识别接地回路。
22.进一步地，所述接地保护控制单元包括：第一母板、第一液晶显示屏和安装在第一母板上的第一电源插板、dsp插板、继电器开出插板、传感器插板及第一pc104插板；
23.所述第一电源插板，为整个接地保护控制单元提供电源；
24.所述dsp插板，用于计算传感器插板采集过来的三相电压及零序电压、装置电流信号，并控制相应的光耦以及实现和第一pc104插板的数据交互功能；
25.所述继电器开出插板，用于通过所述驱动闭锁单元驱动所述分相接地开关的断开与闭合；
26.所述传感器插板，用于采集三相电压及零序电压、装置电流信号；
27.所述pc104插板，用于控制液晶显示，和dsp插板之间的数据交互及所述接地选线单元的通讯；
28.所述第一液晶显示屏，用于显示三相电压及零序电压、装置电流信号以及状态信息；
29.进一步地，所述接地选线单元，包括：第二母板、第二液晶显示屏和安装在所述第二母板上的第二电源插板，ⅰ、ⅱ段dsp插板，ⅰ、ⅱ段传感器采样插板及第二pc104插板；
30.所述第二电源插板，为整个接地选线单元提供电源；
31.所述ⅰ、ⅱ段dsp插板，用于计算ⅰ、ⅱ段传感器采样插板采集过来的各条出线的零序电流和所述零序电流互感器传递过来的电流；
32.所述ⅰ、ⅱ段传感器采样插板，用于采集变电所66kv各条出线的零序电流和所述零序电流互感器传递过来的电流信号；
33.所述第二pc104插板，用于控制液晶显示波形数据的记录，和所述ⅰ、ⅱ段dsp插板之间的数据交互，以及用于和后台及所述接地保护控制单元的通讯；
34.所述第二液晶显示屏，用于显示各条出线的零序电流和所述零序电流互感器传递过来的电流的波形数据，以及各条出线间隔断路器的分合状态。
35.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
36.一种主动干预型接地消弧装置，包括：分相接地开关、隔离开关、零序电流互感器、低励磁阻抗变压器和中央控制系统；以中央控制系统为核心，数据实时采集，计算安装处母线电压，并通过相、线电压、零序电压的变化和接地电流的变化，识别系统有无接地的相别。当系统某一相发生接地时，中央控制系统准确快速开出相应分相接地开关的分相开关合闸指令，开关合闸后，将接地相与接地网100％的连接起来，让接地相与大地强迫等电位，转移接地故障点处的接地电流，使接地故障点处的电流趋于零，电弧不能维持而熄灭，从而对人身感电、设备内部接地及接地故障引发的相间短路和过电压等情况起到保护作用。
附图说明
37.图1为本实用新型实施例提供的主动干预型接地消弧装置结构图。
38.图2a为本实用新型实施例提供的66kv中性点不接地系统a相通过rg 接地的电路图。
39.图2b为本实用新型实施例提供的66kv中性点不接地系统a相通过rg 接地的等效电路图。
40.图3为本实用新型实施例提供的接地保护控制单元的功能框图。
41.图4为本实用新型实施例提供的主动干预型接地消弧装置接入66kv系统的仿真图。
42.图5为66kv系统正常运行时三相电压及零序电压的波形图。
43.图6为a相经100ω电阻接地后三相电压及零序电压波形。
44.图7为本实用新型实施例提供的接地选线单元的功能框图。
45.图8为66kv的分相接地开关安装示意图。
46.图9为模仿单相接地故障发生后装置动作后波形示意图。
47.图10为发生故障装置动作前后电流波形示意图；
48.附图中，1-主动干预型接地消弧装置、2-分相接地开关、3-隔离开关、4
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零序电流互感器、5-低励磁阻抗变压器、6-信号发生器。
具体实施方式
49.为使本实用新型实现的技术手段、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，进一步阐述本实用新型。
50.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后
端”、“两端”、“一端”、“另一端”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。
51.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
52.参照图1所示，本实用新型提供的一种主动干预型接地消弧装置，包括：分相接地开关、隔离开关、零序电流互感器、低励磁阻抗变压器和中央控制系统(未示出)。
53.其中，隔离开关(qf)的上口与变电站的66kv母线连接，(qf)下口与分相接地开关(ka,kb,kc)的上口连接，分相接地开关(ka,kb,kc)的下口与低励磁阻抗变压器(dcs)的上口连接，低励磁阻抗变压器(dcs)的下口通过接地电缆穿过零序电流互感器接到主地网。
54.图1所示，从装置的接线方式上看，该主动干预型接地消弧装置的高压部分一端与变电站的66kv母线相连，一端与变电站的接地网相连。
55.中央控制系统与分相接地开关控制连接；中央控制系统安装在控制室通过外接电缆连接到室外的高压装置；用于采集变电站的66kv母线三相电压及零序电压、零序电流互感器的电流信号，并控制分相接地开关的断开与闭合。
56.本实施例提供的主动干预型接地消弧装置，包括：分相接地开关、隔离开关、零序电流互感器、低励磁阻抗变压器和中央控制系统；以中央控制系统为核心，数据实时采集，计算安装处母线电压，并通过相、线电压、零序电压的变化和接地电流的变化，识别系统有无接地的相别。当系统某一相发生接地时，中央控制系统准确快速开出相应分相接地开关的分相开关合闸指令，开关合闸后，将接地相与接地网100％的连接起来，让接地相与大地强迫等电位，转移接地故障点处的接地电流，使接地故障点处的电流趋于零，电弧不能维持而熄灭，从而对人身感电、设备内部接地及接地故障引发的相间短路和过电压等情况起到保护作用。解决了在中性点不接地系统中，当系统电容电流大于10a的起弧条件时，通过装置的动作达到熄弧的问题；达到防止过电压，保护人身安全的目的。对比消弧线圈来说，也不会存在容量不够的问题。
57.进一步地，中央控制系统是由接地保护控制单元、接地选线单元和驱动闭锁单元组成；
58.其中的接地保护控制单元包含第一电源插板，dsp插板，继电器开出插板，传感器插板，第一pc104插板，第一母板，第一液晶显示屏等。
59.第一电源插板为整个接地保护控制单元提供电源；dsp插板作为整个接地保护控制单元的cpu负责计算传感器插板采集过来的三相电压及零序电压、装置电流信号，并控制相应的光耦以及实现和第一pc104插板的数据交互功能；继电器开出插板负责通过驱动闭锁单元驱动分相接地开关的断开与闭合；该驱动闭锁单元是继电器开出插板上的驱动电路，主要负责驱动分相接地开关的分合闸线圈；
60.传感器插板负责采集三相电压及零序电压、装置电流信号；第一pc104 插板控制
液晶显示，和dsp插板之间的数据交互及接地选线单元的通讯；第一母板主要负责将以上所有的插板安装到一起即第一母板上，达到所有插板之间的相互连接的作用。
61.第一液晶显示屏，用于显示三相电压及零序电压、装置电流信号、以及母联开关，本装置所连接的前置间隔开关，分相接地开关的状态信息；还可查看主动干预型接地消弧装置的动作记录，动作波形，并且可以设置相关参数等。
62.上述接地选线单元由第二电源插板，ⅰ、ⅱ段dsp插板，ⅰ、ⅱ段传感器采样插板，第二pc104插板，第二母板，第二液晶显示屏组成；
63.其中：第二电源插板为整个接地保护控制单元提供电源；ⅰ、ⅱ段dsp 插板作为整个接地保护控制单元的cpu负责计算ⅰ、ⅱ段传感器采样插板采集过来的各条出线的零序电流和上述装置零序电流互感器传递过来的电流；ⅰ、ⅱ段传感器采样插板负责采集各条出线的零序电流和装置零序电流互感器传递过来的电流；
64.第二pc104插板控制液晶显示，和ⅰ、ⅱ段dsp插板之间的数据交互，和后台及接地选线单元的通讯；第二母板主要负责将以上所有的插板安装到一起即第二母板上，起到所有插板之间的相互连接的作用。第二液晶显示屏，用于显示各条出线的零序电流和所述零序电流互感器传递过来的电流的波形数据、以及各条出线间隔断路器的分合状态。
65.进一步地，上述所用的分相接地开关，为三只66kv单相六氟化硫开关，每只开关的下口封星接地，它是由电平来控制单相开关的通断，可以分别实现对a、b、c各相100％接地的要求。
66.如图2a-2b所示，为66kv中性点不接地系统等效电路图：
67.可以得到如下公式：
[0068][0069][0070]
根据kcl定理，在集总参数电路中的任意节点，在任意瞬间流出(流入) 该节点的所有电流的代数和恒为零；从图2a-2b中可以看出，a,b,c三条支路的相电压分别为ua,ub,uc,支路容抗值都为xc。图2a所示的是a相支路经过阻抗值为rg的电阻接地，这时三相电压系统不平衡产生了零序电压u0。所以a相电容支路流入节点的电流为b相支路流入节点的电流为c相支路流入节点的电流为a相电阻支路流入节点的电流为它们相加为零就得出上面的公式。
[0071]
ua：表示a相相电压有效值；ub：表示b相相电压有效值；uc：表示 c相相电压有效值；u0：表示零序电压有效值；xc：表示系统容抗值；rg：表示接地电阻阻抗值；j：表示向量单位；
[0072]
下面详细的介绍下：接地保护控制单元和接地选线单元。
[0073]
1、接地保护控制单元为主动干预型接地消弧装置的二次控制部分，负责选取单相
接地的故障相别并控制单相断路器的投入和切除。该单元在正常运行时实时监测变电所运行工况，如图3所示，为其功能框图。
[0074]
通过pt的二次线进入ad采集板采集66kv侧的母线电压和零序电压，并由dsp插板实时计算零序电压的幅值和角度。根据计算幅值及角度进行判断是否发生单相接地故障。如果满足单相接地故障条件，在40ms内通过继电器开出插板对分相断路器(分相接地开关)开出合闸指令，使故障相别的母线通过分相断路器和大地连接，降低了故障相电压并转移系统电容电流，同时由pc104插板进行录波及时间的记录。另外接地保护控制单元对pt断线、铁磁谐振、系统一相或两相断线、异名相同时接地等非单相接地故障具有闭锁功能。
[0075]
接地保护控制单元的软件设计：
[0076]
单相接地故障从接地时间可分为：稳态接地、瞬时接地和间歇性接地；从接地性质又可分为：金属性接地和高阻接地。每种接地形式的接地特征有所不同，所反映的零序电压也有所不同。稳态接地接地持续时间长，零序电压比较稳定；多数单相接地都为瞬时接地，一般可自行恢复，持续时间在40ms 以内，零序电压变化较大；间歇性接地危害较大，它是一个重复击穿恢复的过程，照成非接地相电压升高，容易引起绝缘击穿，发生相间短路事故，其零序电压为非正弦函数。金属性接地零序电压稳定，幅值较高；高阻接地零序电压幅值较低。
[0077]
主动干预型接地消弧装置的工作原理是将接地相与地网直接相连，如果判断相别错误，将会造成相间短路故障，其后果会非常严重，因而接地相别判断的准确性特别重要。同时为起到人身感电的保护作用，尽量缩短感电时间，要求装置具有很快的启动速度，其判断的灵敏度也十分重要。
[0078]
接地故障判别主要依据是零序电压，根据接地保护控制单元所采集和计算之后得出的零序电压突变量幅值和相位变化作为判别条件。系统正常运行时会存在一定的零序电压，发生单相接地时零序电压在幅值和相位上会发生变化。图4为主动干预型接地消弧装置接入66kv系统的仿真图，从图4中可以看出各相线路处于平衡状态，各相的电容电流大小相等。图5为系统正常运行时三相电压及零序电压的波形图。
[0079]
从图5中可以看出系统平衡，没有发生单相接地故障时，三相电压相等，零序电压为零。
[0080]
当有单相接地故障发生后，接地相相电压被强迫拉低，这时的各相电压的波形和零序电压的波形见图6。从图中可以看出，在时间轴的1.5秒处a相发生单相接地故障，接地电阻设置为100ω并且主动干预型接地消弧装置未投入使用。此时a相电压ua降低，b相电压ub,c相电压uc升高，零序电压 ul升高。由于接地电阻存在，并非是百分百金属性接地，a相电压ua并没有被强迫到与大地等电位。
[0081]
为提高判别的准确性，还使用零序电压还原修正法和理论计算轨迹与实际采样计算轨迹比较的方法。在某些情况下，如铁磁谐振、pt断线，也会出现较大幅值的零序电压，但此时零序电压的幅值和相位关系与接地的零序电压有很大不同，通过理论计算轨迹和实际采样轨迹的比较，可以有效避免对非单相接地误判的情况。
[0082]
间歇性接地是一个瞬时接地连续发生的现象，是一个接地、消失、再接地的变化过程，会产生很高的过电压，威胁系统的安全运行。由于间歇性接地产生零序电压变化与稳态接地是有区别的，为此增加了相关识别程序并增加相电压斜率变化来进行判断，再通过智
能接地保护装置把间歇性接地变成了一种稳态接地，不再产生接地、消失、再接地的变化过程，从而对间歇性接地起到有效的保护作用。
[0083]
2、接地选线单元
[0084]
接地选线单元属于主动干预型接地消弧装置的二次组成部分，接地选线单元采集变电所66kv所有出线的零序电流及系统零序电压进行监测，采用零序功率方向、保护动作前后零序方向变化及零序阻抗变化方法，识别接地回路，提高了经高阻接地时的选线准确率。
[0085]
小接地电流系统接地选线由于受信号幅值较小、零序电流变化不明显等因素影响，一直是比较难以解决的问题。主动干预型接地转移装置在有单相接地故障发生的情况下，装置在50ms的时间内动作，要求选线装置必须具备同步快速启动的性能。
[0086]
这里采用高速信号处理器dsp，多通道同步采样，其采样速度达到640 次/周波，对分相断路器动作前后各回路零序电流和系统零序电压同步采样，保证各信号的同步性。利用分相自动直接接地保护装置独有的动作前后，故障回路零序电流会发生变化的特点，进行选线，可以准确选择故障接地回路。如图7所示，为其功能框图。
[0087]
接地选线单元软件设计：
[0088]
小接地电流系统接地选线一直是比较难以解决的问题，特别是对于经高阻接地，零序电流变化特征不明显，采用目前所用的选线方法均不能准确选出接地回路。由于本装置在接地故障发生后会通过动作单相断路器来转移接地电流，所以接地回路的零序电流会产生明显的变化，为此根据该原理设计选线方法，可以极大提高选线的准确率。
[0089]
选线方法包括如下四种：
[0090]
1)幅值变化选线法
[0091]
幅值变化选线法是对幅值最大选线法的扩展，利用装置在接地保护后，接地回路零序电流转变为自身对地电容电流的特性进行选线。
[0092]
在主动干预型接地装置动作前，接地回路零序电流为其他非接地回路零序电流之和，非接地回路零序电流为自身对地电容电流；装置动作后，接地回路和非接地回路零序电流均为自身对地电容电流。利用保护前后零序电流比值进行比较，变化明显的为接地回路。
[0093]
2)零序电流方向变化选线法
[0094]
该选线方法的选线原理是当发生单相接地故障时，非接地回路电流方向是由母线流向线路端，而接地回路电流方向是由线路流向母线，通过判别零序电流方向可识别接地回路。
[0095]
在单相接地故障发生时，存在一个暂态过程，零序电流含有较多的高频分量，而本装置接地保护动作时间小于50ms，如在50ms内单相接地故障不能进入稳态，将直接影响零序电流方向的判别。
[0096]
在本装置的应用中，利用装置接地保护后接地回路电流方向恢复为由母线流向线路的特点，增加了一步判断确认的过程。
[0097]
在接地保护动作前识别出零序电流方向与其他不同的回路，在接地保护动作后如该线路零序电流方向发生改变，则该线路为接地回路。
[0098]
3)零序阻抗变化选线法
[0099]
发生单相接地时，随着接地程度的加重，接地回路阻抗呈下降趋势，而非故障回路
阻抗呈上升的特征。当接地保护后，接地回路呈现突然上升的特征，各线路均恢复为最大阻抗。
[0100]
在装置设计中首先计算接地保护前各线路零序阻抗，将零序阻抗呈下降趋势或变化最小的线路作为预选线路，然后计算接地保护后预选线路的零序阻抗，其变化比值最大的确定为接地回路。
[0101]
4)差值选线法
[0102]
零序电流差值选线法是依据当发生单相接地时接地回路流过的是零序电流为其他非接地回路零序电流之和，当装置进行接地保护后，全系统的对地电容电流由装置提供的接地点流走，此时接地回路的零序电流为自身对地电容电流。在接地保护动作前后接地回路的零序电流发生了变化，变化的差值就是接地保护装置流过的电流。
[0103]
本实用新型实施例提供的主动干预型接地消弧装置，是对人身感电有良好的保护功能，主要体现以下两个方面，一从保护方法上看，采用的是钳位故障点电压，转移接地点电流的保护方法，不仅对感电人员起保护作用，而且又不会终止对用户的供电。这因为当接地转移之后，它把人体，带电体与大地三者强迫等电位，几乎不存在电势差(为接地电流在装置接地电阻上的压降)。接地系统的接地电阻要求值小于1ω，其残压小于20v，使人身感电处的放电电弧不能维持而熄灭，从而人体脱离带电体，起到了有效的保护作用。如果人体感电并非是经电弧放电造成的，而是直接触摸到带电体上，由于这时施加到人体上的残压小于20v，是一个安全电压不会对人体产生伤害，所以说该系统对人身感电有良好的保护功能。
[0104]
二从动作时间上看，我们知道人身感电之后，所造成的伤害与通过电流大小和作用时间两个因素有关。特别是在系统运行方式和接地电流一定的情况下，缩短作用时间已成为唯一可控制的关键因素。相关国家标准规定，人体感电时间应小于50毫秒，所以本装置设计的保护动作时间小于50毫秒。
[0105]
下面针对本实用新型实施例提供的主动干预型接地消弧装置运行特性分析：
[0106]
1.1系统正常运行时
[0107]
由于小电流智能式接地系统，是由小电流接地系统通过加装智能式接地装置而成的。而且智能式接地装置在系统正常运行时处于不接地的工作状态，其系统的运行特性与以前的小电流接地系统完全相同。
[0108]
1.2系统发生一相接地时
[0109]
在66kv供电的系统中，变压器绕组接线方式均为角型接线，当系统发生一相接地时，相电压一相降低、两相升高,线电压正常，并有零序电压,各配出线路对接地点都提供接地电流。
[0110]
流过接地点的接地电流相当于各条出线接地电流之和，是系统的总接地电流即接地回路接地相流过的电流为系统总接地电流，非故障相流过的接地电流是其自身提供的电容电流。接地回路的零序ct所反映出的接地电流为非接地回路提供接地电流的和，它不包含接地回路自身提供的接地电流，原因是自身提供的接地电流从非接地相的两相流出，又从接地的一相流回，而互相抵消了。接地回路与非接地回路接地电流在方向上相反。针对系统单相接地时的上述特征，本实用新型把它编制了装置的启动条件之中，目的让智能式接地装置只在系统发生单相接地时动作，而在其它时不动作。
[0111]
当系统发生单相接地时，主动干预型接地消弧装置快速动作，将故障相别的单相断路器合闸，使其转变为100％金属性接地。这一保护方法，不仅可以熄灭接地点处的电弧，还可以改变接地总电流流回系统的路径，使经接地回路流回接地电流减小，甚至会发生方向变化，非常有力于接地选线的判别。此时，系统的工作状态处于一相100％接地状态，并且装置具有接地转移自动复归的功能，可以自动按需将智能式接地装置脱离系统运行。对于系统安全运行不会产生任何影响，反而还会起到积极的保护作用。
[0112]
1.3pt断线
[0113]
当pt断线时虽会造成相、线电压及零序电压变化，但与系统发生单相接地时的变化是有区别的，因为系统单相接地时线电压是正常不变的，同时不会产生接地电流，不满足装置的动作条件，可确保在pt一二次铅丝熔断时智能式接地装置不动作。
[0114]
1.4系统发生铁磁谐振时
[0115]
会产生很高的零序电压和相电压，而且线电压不变。值得提出的是相电压与零序电压的变化与谐振的种类有关，如基频、分频、高频谐振，有时会造成三相电压同时增高，有时也会造成两相增高、一相降低的情况，与单相接地引起的电压变化相一致，无法进行区别。但在接地电流关系上是有区别的，无论铁磁谐振引起三相电压多么不对称，但在每条配出线路上生成的对地电容电流三相之和是等于零的，不满足装置的动作条件，可确保在系统发生铁磁谐振时智能式接地装置不动作。
[0116]
1.5系统发生两相接地短路故障时
[0117]
由于两相接地短路产生的短路电流很大，会使与接地短路相关的线电压和两个相电压同时降低，不满足装置的动作条件，可确保在系统发生两相接地短路时智能式接地装置不动作。
[0118]
1.6系统发生一相或两相断线时
[0119]
会使系统三相对地电容产生很大的不平衡，并引起零序电压和相电压发生变化，与系统单相接地时的电压变化很难做出区别的。但在接地电流关系上，它没有单相接地时的那种关系。此时，无论正常运行的回路还是断线运行的回路都无零序电流，原因是在三相三线回路中三相电流之和是等于零的；在两相两线回路中流入与流出的电流相等，也不含零序分量；在一相一线回路中构不成电流回路是无电流的。不满足装置动作条件，可确保在系统发生一相或两相断线时智能式接地装置不动作。
[0120]
最后，说明下本实用新型实施例提供的主动干预型消弧装置的安装方式和仿真数据：
[0121]
2.1安装方式
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由于66kv的分相接地开关体积过于庞大，所以适合采用户外安装形式，将一次部分的单相断路器单独安装在适当位置如图8所示。
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2.2仿真数据
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图9所示，为模仿单相接地故障发生后三相电压零序电压的波形及主动干预型接地消弧装置动作后三相电压及零序电压的波形。
[0125]
从图9中可以看出在2.0秒的时候，主动干预型接地消弧装置动作，此时接地相a相的电压被强迫到与大地等电位，变成百分百金属性稳态接地，接地电流如图10所示。
[0126]
从图10中可以看出当系统a相发生100欧姆电阻接地运行到2秒时，装置的分相断
路器a相动作由分到合，在这个过程中通过对比各条线路的电容电流的变化可发现，i1线路的电容电流变化量最大，故可判断此次接地故障发生在i1线路上。
[0127]
本实用新型实施例提供的主动干预型接地消弧装置，采用了零序电压位移、相电压斜率变化提高选相判断的准确性和灵敏性；根据保护动作前后零序方向变化、零序阻抗变化以及差值选线方法，判定故障回路，从而提高选线的准确率。采用了断路器在电压差等于零时合闸与通过的电流过零时分闸的控制技术，使接地保护装置投入与退出系统运行时，减少系统对地电压的追加变化而产生附加的过度过程。利用先进的电力电子技术集接地选相、选线、保护功能为一体，创新了电力系统分相自动接地方式及用转移电流熄灭接地点电弧的方法，是小电流接地系统一种理想的接地保护装置。
[0128]
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
技术特征：1.一种主动干预型接地消弧装置，其特征在于，包括：分相接地开关、隔离开关、零序电流互感器、低励磁阻抗变压器和中央控制系统；其中，所述隔离开关的上口与变电站的66kv母线相连，下口与所述分相接地开关的上口连接；所述分相接地开关的下口与所述低励磁阻抗变压器的上口连接，所述低励磁阻抗变压器的下口通过接地电缆穿过所述零序电流互感器接到变电站的主地网；所述中央控制系统与所述分相接地开关控制连接；所述中央控制系统安装在控制室通过外接电缆连接到室外的高压装置；用于采集变电站的66kv母线三相电压及零序电压、所述零序电流互感器的电流信号，并控制所述分相接地开关的断开与闭合。2.根据权利要求1所述的一种主动干预型接地消弧装置，其特征在于：所述分相接地开关为一个66kv单相六氟化硫开关，每只开关的下口封星接地。3.根据权利要求2所述的一种主动干预型接地消弧装置，其特征在于：所述中央控制系统由接地保护控制单元、接地选线单元和驱动闭锁单元组成；所述接地保护控制单元和所述接地选线单元通讯连接；所述接地保护控制单元选取单相接地的故障相别并通过所述驱动闭锁单元驱动所述分相接地开关的投入和切除；所述接地选线单元，采集变电所66kv所有出线的零序电流及系统零序电压进行监测，采用零序功率方向、保护动作前后零序方向变化及零序阻抗变化方法，识别接地回路。4.根据权利要求3所述的一种主动干预型接地消弧装置，其特征在于：所述接地保护控制单元包括：第一母板、第一液晶显示屏和安装在第一母板上的第一电源插板、dsp插板、继电器开出插板、传感器插板及第一pc104插板；所述第一电源插板，为整个接地保护控制单元提供电源；所述dsp插板，用于计算传感器插板采集过来的三相电压及零序电压、装置电流信号，并控制相应的光耦以及实现和pc104插板的数据交互功能；所述继电器开出插板，用于通过所述驱动闭锁单元驱动所述分相接地开关的断开与闭合；所述传感器插板，用于采集三相电压及零序电压、装置电流信号；所述第一pc104插板，用于控制液晶显示，和dsp插板之间的数据交互及所述接地选线单元的通讯；所述第一液晶显示屏，用于显示三相电压及零序电压、装置电流信号及相关状态信息。5.根据权利要求3所述的一种主动干预型接地消弧装置，其特征在于：所述接地选线单元，包括：第二母板、第二液晶显示屏和安装在所述第二母板上的第二电源插板，ⅰ、ⅱ段dsp插板，ⅰ、ⅱ段传感器采样插板及第二pc104插板；所述第二电源插板，为整个接地选线单元提供电源；所述ⅰ、ⅱ段dsp插板，用于计算ⅰ、ⅱ段传感器采样插板采集过来的各条出线的零序电流和所述零序电流互感器传递过来的电流；所述ⅰ、ⅱ段传感器采样插板，用于采集变电所66kv各条出线的零序电流和所述零序电流互感器传递过来的电流信号；所述第二pc104插板，用于控制液晶显示波形数据的记录，和所述ⅰ、ⅱ段dsp插板之间
的数据交互，以及用于和后台及所述接地保护控制单元的通讯；所述第二液晶显示屏，用于显示各条出线的零序电流和所述零序电流互感器传递过来的电流的波形数据、以及显示各条出线间隔断路器的分合状态信息。
技术总结本实用新型公开了一种主动干预型接地消弧装置，包括：分相接地开关、隔离开关、零序电流互感器、低励磁阻抗变压器和中央控制系统；该装置以中央控制系统为核心，数据实时采集，计算安装处母线电压，并通过相、线电压、零序电压的变化和接地电流的变化，识别系统有无接地的相别。当系统某一相发生接地时，中央控制系统准确快速开出相应分相接地开关的分相开关合闸指令，开关合闸后，将接地相与接地网100％的连接起来，让接地相与大地强迫等电位，转移接地故障点处的接地电流，使接地故障点处的电流趋于零，电弧不能维持而熄灭，从而对人身感电、设备内部接地及接地故障引发的相间短路和过电压等情况起到保护作用。过电压等情况起到保护作用。过电压等情况起到保护作用。
技术研发人员：董超 杨雪飞 陈荣鹰 李涛 白帆 焦石
受保护的技术使用者：辽宁拓新电力电子有限公司
技术研发日：2021.09.29
技术公布日：2022/7/5
