一种中性点非接地系统的电路监测系统及方法与流程

1.本技术涉及电力技术领域，特别是涉及一种中性点非接地系统的电路监测系统及方法。


背景技术：

2.在中性点非接地系统中，通常通过监视配电线路的绝缘状态，在产生绝缘劣化时事先采取对策以预防事故的发生。在发生接地事故时，迅速检测出绝缘劣化的位置以及程度并进行保护动作，防止停电的扩大。检查线路的绝缘电阻是监测绝缘状态的比较经济有效的方法之一。以前，一般通过定期用兆欧表测定线路绝缘电阻的方法来调查线路的绝缘状态，但在用兆欧表测定绝缘电阻时，需要在短时停电的状态下进行，不能进行在线监测。
3.近年来，人们希望有一种能够在在线状态下进行绝缘检测的方法，并提出了各种方案。例如局部放电法、直流叠加法和交流叠加法等。局部放电法需要配置高频采样装置；叠加信号法(直流叠加法或交流叠加法)需要配置专门的叠加信号发送器、用于叠加该信号的耦合装置以及用于取出叠加信号的装置等，上述方法进行绝缘检测的成本过高，不利于在线状态下的绝缘检测。
4.针对上述的现有技术中存在的不能在线监测线路的绝缘状态的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.本公开提供了一种中性点非接地系统的电路监测系统及方法，以至少解决现有技术中存在的不能在线监测电路的绝缘状态的技术问题。
6.根据本技术的一个方面，提供了一种中性点非接地系统的电路监测系统，包括：零序电流检测设备、零序电压检测设备、相电压检测设备和故障监测设备，其中零序电流检测设备、零序电压检测设备和相电压检测设备分别与故障监测设备连接，并且其中零序电流检测设备设置于待监视线路，用于检测待监视线路的零序电流，生成相应的零序电流检测信号并将零序电流检测信号传输至故障监测设备；零序电压检测设备设置于监视线路，用于检测待监视线路的零序电压，生成相应的零序电压检测信号并将零序电压检测信号传输至故障监测设备；相电压检测设备设置于待监视线路，用于检测待监视线路各相线的相电压，生成相应的相电压检测信号并将相电压检测信号传输至故障监测设备；以及故障监测设备用于接收由零序电流检测设备、零序电压检测设备和相电压检测设备传输的检测信号并对待监视线路进行监测处理。
7.可选地，故障监测设备包括：处理单元、显示器、报警器和保护器，其中显示器与处理单元连接，用于对从处理单元接收的监测信息进行显示；报警器与处理单元连接，用于根据从处理单元接收的报警指令进行报警警示；以及保护器与处理单元连接，用于根据从处理单元接收的电路保护指令对待监视线路进行保护；以及处理单元用于对从零序电流检测设备、零序电压检测设备和相电压检测设备传输的检测信号进行监测处理，并根据监测处
理的结果将监测信息传输至显示器、将报警指令传输至报警器以及将电路保护指令传输至保护器。
8.可选地，故障监测设备还包括：第一滤波器、第一放大器和第一波形整形电路，其中第一滤波器与零序电流检测设备连接，用于除去信号中的噪声；第一放大器与第一滤波器连接，用于放大信号；以及第一波形整形电路与第一放大器连接，用于对信号进行波形整形。
9.可选地，故障监测设备包括：第二滤波器、第二放大器、第二波形整形电，其中第二滤波器与零序电压检测设备连接，用于除去信号中的噪声；第二放大器与第二滤波器连接，用于放大信号；以及第二波形整形电路与第二放大器和处理单元连接，用于对信号进行波形整形。
10.可选地，故障监测设备包括：第三滤波器、第四滤波器、第五滤波器、第三放大器、第四放大器、第五放大器、第三波形整形电路、第四波形整形电路和第五波形整形电路，其中第三滤波器、第四滤波器和第五滤波器分别与相电压检测设备连接，用于除去信号中的噪声；第三放大器与第三滤波器连接、第四放大器与第四滤波器连接，并且第五放大器与第五滤波器连接；以及
11.第三波形整形电路与第三放大器和处理单元连接、第四波形整形电路与第四放大器和处理单元连接，并且第五波形整形电路与第五放大器和处理单元连接。
12.可选地，故障监测设备还包括：a/d转换器，其中a/d转换器的输入端分别与第一放大器，第二放大器，第三放大器，第四放大器和第五放大器的连接，并且a/d转换器的输出端与处理单元连接。
13.可选地，处理单元配置用于执行以下操作：确定零序电流检测信号的零序电流值；确定零序电压检测信号的零序电压值；确定相电压检测信号的相电压值；以及根据零序电流值、零序电压值以及相电压值，确定待监视线路的单相接地故障点。
14.可选地，根据零序电流值、零序电压值以及相电压值，确定待监视线路的单相接地故障的操作，包括：根据零序电流值、零序电压值以及相电压值确定接地相与地之间的电流值。
15.可选地，根据零序电流值、零序电压值以及相电压值，确定待监视线路的单相接地故障的操作，还包括：根据零序电流值、零序电压值以及相电压值确定单相接地故障点的绝缘劣化电阻值，其中绝缘劣化电阻值用于指示待监视线路中接地相与地之间的电阻值。
16.根据本技术的另一个方面，提供了一种中性点非接地系统的电路监测方法，包括：确定零序电流检测信号的零序电流值；确定零序电压检测信号的零序电压值；确定各个相线的相电压检测信号的相电压值；以及根据零序电流值、零序电压值和相电压值确定待监视线路是否发生故障。
17.可选地，根据零序电流值、零序电压值和相电压值确定待监视线路是否发生故障的操作包括：根据零序电流值、零序电压值和相电压值确定待监视线路是否发生单相接地故障点。
18.可选地，根据零序电流值、零序电压值和相电压值确定待监视线路是否发生单相接地故障的操作，还包括：根据零序电流值、零序电压值以及相电压值确定接地相与地之间的电流值。
19.可选地，根据零序电流值、零序电压值和相电压值确定待监视线路是否发生单相接地故障的操作包括：根据零序电流值、零序电压值以及相电压值确定单相接地故障点的绝缘劣化电阻值，其中绝缘劣化电阻值用于指示待监视线路中接地相与地之间的电阻值。
20.从而通过本实施例的技术方案，在待监视线路当中加入电路监测系统，电路监测系统中设置有零序电流检测设备、零序电压检测设备、相电压检测设备和故障监测设备。将由零序电流检测设备测得的零序电流检测信号、零序电压检测设备测得的零序电压检测信号以及相电压检测设备测得的相电压检测信号传输至故障监测设备。故障监测设备接收到零序电流检测信号、零序电压检测信号以及相电压检测信号后求出绝缘劣化电阻的阻值以及流过该绝缘劣化电阻的电流。并根据得出的结果对待监视线路进行显示、报警和保护。从而通过上述操作达到了能够在线监测待监视线路并根据检测的结果进行示警的技术效果。进而解决了现有技术中存在的不能在线监测电路的绝缘状态的技术问题。
21.根据下文结合附图对本技术的具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
22.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
23.图1是根据本技术一个实施例的绝缘监测系统的整体机构示意图；
24.图2是图1所示的绝缘监测系统中的故障监测设备的内部结构图；
25.图3示出了配电线路发生单相接地的示意图；
26.图4示出了配电线路发生单相接地的等效电路图；
27.图5示出了配电线路发生绝缘劣化时各电压及电流的矢量图；以及
28.图6是图5所示的配电线路发生绝缘劣化时各电压及电流的矢量图的放大图。
具体实施方式
29.需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
30.为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。
31.需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
32.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
33.图1是根据本技术一个实施例的绝缘监测系统的整体结构示意图。参照图1所示，中性点非接地系统的电路监测系统包括：零序电流检测设备10、零序电压检测设备20、相电压检测设备30和故障监测设备40。其中零序电流检测设备10、零序电压检测设备20和相电压检测设备30分别与故障监测设备40连接。并且其中，零序电流检测设备10设置于待监视线路50，用于检测待监视线路50的零序电流，生成相应的零序电流检测信号并将零序电流检测信号传输至故障监测设备40；零序电压检测设备20设置于待监视线路50，用于检测待监视线路50的零序电压，生成相应零序电压检测信号的并将零序电压检测信号传输至故障监测设备40；相电压检测设备30设置于待监视线路50，用于检测待监视线路50各相线的相电压，生成相应零序电压检测信号并将相电压检测信号传输至故障监测设备40；以及故障监测设备40用于接收由零序电流检测设备10、零序电压检测设备20和相电压检测设备30传输的检测信号并对待监视线路50进行监测处理。
34.正如背景技术中所述，在中性点非接地系统中，通常通过监视配电线路的绝缘状态，在产生绝缘劣化时事先采取对策以预防事故的发生。在发生接地事故时，迅速检测出绝缘劣化的位置以及程度并进行保护动作，防止停电的扩大。检查线路的绝缘电阻是监测绝缘状态的比较经济有效的方法之一。以前，一般通过定期用兆欧表测定线路绝缘电阻的方法来调查线路的绝缘状态，但在用兆欧表测定绝缘电阻时，需要在短时停电的状态下进行，不能进行在线监测。
35.近年来，人们希望有一种能够在在线状态下进行绝缘检测的方法，并提出了各种方案。例如局部放电法、直流叠加法和交流叠加法等。局部放电法需要配置高频采样装置；叠加信号法(直流叠加法或交流叠加法)需要配置专门的叠加信号发送器、用于叠加该信号的耦合装置以及用于取出叠加信号的装置等，上述方法进行绝缘检测的成本过高，不利于在线状态下的绝缘检测。
36.针对该技术问题，参考图1所示，本实施例提供了一种中性点非接地系统的电路监测系统，包括在待监视线路50设置的零序电流检测设备10、零序电压检测设备20以及相电压检测设备30。并且零序电流检测设备10、零序电压检测设备20以及相电压检测设备30均与故障监测设备40连接。其中，零序电流检测设备10用于检测待监视线路50上的零序电流检测信号并将检测得到的零序电流检测信号传输至故障监测设备40。零序电压检测设备20检测待监视线路50上的零序电压检测信号并将检测得到的零序电压检测信号传输至故障监测设备40。相电压检测设备30检测待监视线路50的各个相线的相电压检测信号并将检测得到的相电压检测信号传输至故障监测设备40。故障监测设备40接收由零序电流检测设备10、零序电压检测设备20和相电压检测设备30传输的检测信号并对待监视线路50进行监测处理。
37.当中性点非接地系统的传输线路(即待监视线路50)发生例如单相接地等故障时，会产生零序电流和零序电压，并且会引起各相线的相电压的变化。因此故障监测设备40接收由零序电流检测设备10传输的零序电流检测信号、由零序电压检测设备20传输的零序电
压检测信号和由相电压检测设备30传输的相电压检测信号并将接收的检测信号进行处理以达到监测待监视线路50的目的。从而通过上述实施例的操作达到了能够在线监测待监视线路并根据检测的结果进行示警的技术效果。进而解决了现有技术中存在的不能在线监测电路的绝缘状态的技术问题。
38.可选地，参照图2所示，故障监测设备40包括：处理单元401、显示器402、报警器403和保护器404，其中显示器402与处理单元401连接，用于对从处理单元401接收的监测信息进行显示；报警器403与处理单元401连接，用于根据从处理单元401接收的报警指令进行报警警示；以及保护器404与处理单元401连接，用于根据从处理单元401接收的电路保护指令对待监视线路50进行保护；以及处理单元401用于对从零序电流检测设备10、零序电压检测设备20和相电压检测设备30传输的检测信号进行监测处理，并根据监测处理的结果将监测信息传输至显示器402、将报警指令传输至报警器403以及将电路保护指令传输至保护器404。
39.从而，处理单元401对从零序电流检测设备10、零序电压检测设备20和相电压检测设备30传输的检测信号进行监测处理。
40.当处理单元401将零序电流检测信号、零序电压检测信号和相电压检测信号计算处理完成后，处理单元401将得到的结果作为监测传输至显示器402，或者根据计算处理的结果将报警指令传输至报警器403，或者将电路保护指令传输至保护器404。
41.优选地，在处理单元401的内部预先设置检测阈值，处理单元401将计算得到结果与检测阈值进行比对，如果得出的结果超出阈值则将其传输到显示器402，或者将报警指令传输至报警器403，或者将电路保护指令传输至保护器404。
42.从而本实施例利用显示器402显示监测信息，并且在监测到故障时，通过报警器403进行报警以及通过保护器404对待监视线路50进行保护。从而，本实施例的技术方案能够达到实时得到待监视线路50的被检测结果并对待监视线路50进行实时示警以及保护的技术效果。
43.可选地，参照图2所示，故障监测设备40还包括：第一滤波器405a、第一放大器406a和第一波形整形电路407a，其中第一滤波器405a与零序电流检测设备10连接；第一放大器406a与第一滤波器405a连接；以及第一波形整形电路407a与第一放大器406a和处理单元401连接。
44.从而，零序电流检测设备10将检测得到的零序电流检测信号传输至故障监测设备40后，由第一滤波器405a过滤掉不需要的噪声，并将噪声去除后的零序电流传输至第一放大器406a。第一放大器406a将得到的零序电流检测信号放大，并将放大后的零序电流检测信号传输至第一波形整形电路407a。第一波形整形电路407a对接收到的零序检测信号电流进行波形整形，并将经过波形整形的零序电流检测信号传输至处理单元401。
45.从而，通过在故障监测设备40中设置第一滤波器405a、第一放大器406a和第一波形整形电路407a的操作能够达到将由零序电流检测设备10传输的零序电流检测信号进行过滤、放大和波形整形的技术效果。
46.可选地，参照图2所示，故障监测设备40包括：第二滤波器405b、第二放大器406b、第二波形整形电路407b，其中第二滤波器405b与零序电压检测设备20连接；第二放大器406b与第二滤波器405b连接；以及第二波形整形电路407b与第二放大器406b和处理单元
401连接。
47.从而，零序电压检测设备20将检测得到的零序电压检测信号传输至故障监测设备40后，由第二滤波器405b过滤掉不需要的噪声，并将噪声去除后的零序电压检测信号传输至第二放大器406b。第二放大器406b将得到的零序电压检测信号放大，并将放大后的零序电压检测信号传输至第二波形整形电路407b。第二波形整形电路407b对接收到的零序电压检测信号进行波形整形，并将波形整形后的零序电压检测信号传输至处理单元401。
48.从而，通过在故障监测设备40中设置第二滤波器405b、第二放大器406b和第二波形整形电路407b的操作能够达到将由零序电压检测设备20传输的零序电压检测信号进行过滤、放大和波形整形的技术效果。
49.可选地，参照图2所示，故障监测设备40包括：第三滤波器405c、第四滤波器405d、第五滤波器405e、第三放大器406c、第四放大器406d、第五放大器406e、第三波形整形电路407c、第四波形整形电路407d和第五波形整形电路407e。其中第三放大器406c与第三滤波器405c连接，第四放大器406d与第四滤波器405d连接，并且第五放大器406e与第五滤波器405e连接；以及第三波形整形电路407c与第三放大器406c和处理单元401连接，第四波形整形电路407d与第四放大器406d和处理单元401连接，并且第五波形整形电路407e与第五放大器406e和处理单元401连接。
50.从而，相电压检测设备30将检测得到的各相线的相电压检测信号传输至故障监测设备40后，由第三滤波器405c、第四滤波器405d和第五滤波器405e过滤掉不需要的噪声，并将噪声去除后的相电压检测信号传输至第三放大器406c、第四放大器406d和第五放大器406e。第三放大器406c、第四放大器406d和第五放大器406e将得到的相电压检测信号放大后，分别传输至第三波形整形电路407c、第四波形整形电路407d和第五波形整形电路407e。第三波形整形电路407c、第四波形整形电路407d和第五波形整形电路407e对接收到的相电压检测信号进行波形整形后，将经过波形整形得到的相电压检测信号传输至处理单元401。
51.从而，通过在故障监测设备40中设置第三滤波器405c、第四滤波器405d、第五滤波器405e、第三放大器406c、第四放大器406d、第五放大器406e和第三波形整形电路407c、第四波形整形电路407d和第五波形整形电路407e，能够达到将由相电压检测设备30传输的相电压检测信号进行过滤、放大和波形整形的技术效果。
52.可选地，参照图2所示，故障监测设备40还包括：a/d转换器408，其中a/d转换器408的输入端分别与第一放大器406a、第二放大器406b、第三放大器406c、第四放大器406d和第五放大器406e连接，并且a/d转换器408的输出端与处理单元401连接。
53.从而经放大后的零序电流检测信号、零序电压检测信号和相电压检测信号传输至a/d转换器408后，由a/d转换器408对得到的信号进行模拟
‑
数字转换，然后将转换后的数字信号传输至处理单元401。从而，通过在故障监测设备40当中设置a/d转换器408能够将信号进行模拟
‑
数字转换，以便于处理单元401进行数字信号处理。
54.可选地，处理单元401配置用于执行以下操作：确定零序电流检测信号的零序电流值；确定零序电压检测信号的零序电压值；确定相电压检测信号的相电压值；以及根据零序电流值、零序电压值以及相电压值，确定待监视线路50的单相接地故障点。
55.具体地，图3示出了配电线路发生单相接地的示意图。图4示出了配电线路发生单相接地的等效电路图。图5示出了配电线路发生绝缘劣化时各电压及电流的矢量图。图6是
图5所示的配电线路发生绝缘劣化时各电压及电流的矢量图的放大图。参照图3所示，当线路中的g点产生接地故障时，在待检测线路50和接地点g点之间会因故障而产生的一定的阻值，这样的因待检测线路50和接地点g点之间的故障而产生的电阻被称为绝缘劣化电阻。所以，在具有单相接地故障的电路中会产生零序电流、零序电压和相电压，当电路通电时，在绝缘劣化电阻的两端会产生接地相电压和流过绝缘劣化电阻的电流。
56.也就是说，当以监视中性点非接地系统线路中的绝缘状态，求出绝缘劣化电阻以及流过该绝缘劣化电阻的电流为主要目的时，则需要利用零序电流值、零序电压值以及相电压值之间的关系来求出绝缘劣化电阻的阻值以及流过绝缘劣化电阻的电流的大小。
57.其中，c
l
代表负载侧对地的静电电容；ic
l
代表负载侧对地静电电容的电流；i0代表零序电流检测设备流过的零序电流；e代表系统相电压；cs代表电源侧对地静电电容；ics代表电源侧对地静电电容的电流；vg代表接地相电压；rg代表绝缘劣化电阻；ig代表流过绝缘劣化电阻的电流；ir0代表流过接地线的电流；v0代表绝缘劣化时产生的零序电压。
58.参照图3和图4所示，首先，如果图中g点发生绝缘劣化，则流过接地变地线的电流ir0就是流过中性点电阻r0的电流，也就是说电流ir0与零序电压v0同相位。但从零序电流检测设备10观察零序电压检测信号v0时成反相位，此时电流ir0相对于零序电压v0成为180
°
相位。电源侧对地静电电容c
s
流动的电流i
cs
是零序电压v0产生的静电电容电流，因此相对于零序电压v0超前90
°
，但是从零序电流检测设备10来看则是为反相位，滞后90
°
。其中，各个参数之间的关系可由公式
[0059][0060][0061][0062][0063]
表达。并且各个电压及电流之间的矢量关系参照图5或图6所示。如果要求得流过绝缘劣化点g点的电流i
g
，则需要明白电流i
g
是流过接地变中性点电流ir0、流过电源侧对地静电电容c
s
的电流ics以及流过负载侧对地静电电容c
l
的电流ic
l
的矢量和。绝缘劣化时的接地相电压v
g
(接地相
‑
大地间电压)是绝缘劣化电阻r
g
和流过r
g
的电流i
g
的积，因此接地相电压v
g
的相位与电流i
g
同相位。
[0064]
因绝缘劣化而产生的零序电压v0与接地相电压v
g
的相位差为θ。在中性点电阻ro为无限大时，流入接地变中性点的电流ir0为零，θ为90
°
；在电源侧对地静电电容cs为零时，流入该静电电容c
s
的电流ics为0，这时θ为180
°
；如果接地变的中性点电阻r0不是无限大，则90
°
＜θ≤180
°
。
[0065]
再后，零序电流检测设备10中检测的零序电流检测信号i0由接地变中性点流过的电流ir0和在电源侧对地静电电容cs中流过的电流ics之和。参照图5或图6所示，存在零序电流i0、流过接地线的电流ir0以及流过绝缘劣化电阻r
g
的电流i
g
之间的相位。
[0066]
最后，根据上述已经得知的关系，在中性点电阻r0不是无限大的条件下，由零序电压检测设备20测量的零序电压检测信号v0的绝对值及相位、零序电流检测设备10测量的零
序电流检测信号i0的绝对值及相位、相电压检测设备30测量的对地短路相的相电压检测信号v
g
的绝对值及相位。并通过公式
[0067]
i
r0
＝i0×
cos(180
°‑
φ)
ꢀꢀꢀ
(5)
[0068]
i
g
＝i
r0
÷
cos(180
‑
θ)
ꢀꢀꢀ
(6)
[0069]
求出流过绝缘劣化电阻的电流i
g
。其中，φ为零序电压v0与零序电流i0的相位差，θ为零序电压v0与接地相电压v
g
的相位差。
[0070]
从而，对于接地相是哪一相的判断，通过待监视线路50发生单相接地故障时的各相电压相对于零序电压v0延迟的范围是否处于90
°
～180
°
的范围进行判断。如果某一相处于90
°
～180
°
的范围内，则处于该范围内的相就是绝缘劣化相。
[0071]
所以，根据上述原理及关系，当待监视线路50当中发生了单相接地故障时，则可以在待监视线路50中设置处理单元401。处理单元401可以根据由零序电流检测设备10和零序电压检测设备20分别传输的零序电流检测信号i0和零序电压检测信号v0的相位来判别绝缘劣化是在电源侧还是在负载侧。如果零序电流检测信号i0相对于零序电压检测信号v0的延迟范围在45
°
～225
°
，那么则说明是负载侧发生事故或产生了绝缘劣化。然后，处理单元401再接收由相电压检测设备30传输的各相电压检测信号e的相位和零序电压检测信号v0的相位。如果某一相的相电压检测信号e相对于零序电压检测信号v0的延迟范围为90
°
～180，那么该相就为接地短路相或绝缘劣化相。
[0072]
可选地，根据零序电流值、零序电压值以及相电压值，确定待监视线路50的单相接地故障的操作，包括：根据零序电流值、零序电压值以及相电压值确定接地相与地之间的电流值。
[0073]
具体地，参照图3和图4所示，如果图中g点发生绝缘劣化，则在待监视线路50当中会产生零序电流、零序电压和相电压。则流过接地变地线的电流ir0就是流过中性点电阻r0的电流，也就是说电流ir0与零序电压v0同相位。但从零序电流检测设备10观察零序电压检测信号v0时成反相位，此时电流ir0相对于零序电压v0成为180
°
相位。电源侧对地静电电容c
s
流动的电流i
cs
是零序电压v0产生的静电电容电流，因此相对于零序电压v0超前90
°
，但是从零序电流检测设备10来看则是为反相位，滞后90
°
。其中，各个参数之间的关系可由公式
[0074][0075][0076][0077][0078]
表达。并且各个参数之间的关系参照图3所示。如果要求得流过绝缘劣化点g点的电流i
g
，则需要明白电流i
g
是流过接地变中性点电流ir0、流过电源侧对地静电电容c
s
的电流ics以及流过负载侧对地静电电容c
l
的电流ic
l
的矢量和。绝缘劣化时的接地相电压v
g
(接地相
‑
大地间电压)是绝缘劣化电阻r
g
和流过r
g
的电流i
g
的积，因此接地相电压v
g
的相位与电流i
g
同相位。
[0079]
然后，参照图3所示，因绝缘劣化而产生的零序电压v0与接地相电压v
g
的相位差为
θ。在中性点电阻ro为无限大时，流入接地变中性点的电流ir0为零，θ为90
°
；在电源侧对地静电电容cs为零时，流入该静电电容c
s
的电流ics为0，这时θ为180
°
；如果接地变的中性点电阻r0不是无限大，则90
°
<θ≤180
°
。
[0080]
再后，零序电流检测设备10中检测的零序电流检测信号i0是接地变中性点流过的电流ir0以及在电源侧对地静电电容cs中流过的电流ics之和。参照图3所示，存在零序电流i0、流过接地线的电流ir0以及流过绝缘劣化电阻r
g
的电流i
g
之间的相位。
[0081]
最后，根据上述已经得知的关系，在中性点电阻r0不是无限大的条件下，由零序电压检测设备20测量的零序电压检测信号v0的绝对值及相位、零序电流检测设备10测量的零序电流检测信号i0的绝对值及相位、相电压检测设备30测量的对地短路相的相电压检测信号v
g
的绝对值及相位。并通过公式
[0082]
i
r0
＝i0×
cos(180
°‑
φ)
ꢀꢀꢀ
(5)
[0083]
i
g
＝i
r0
÷
cos(180
‑
θ)
ꢀꢀꢀ
(6)
[0084]
求出流过绝缘劣化电阻的电流i
g
。其中，φ为零序电压v0与零序电流i0的相位差，θ为零序电压v0与接地相电压v
g
的相位差。
[0085]
从而，测量出由零序电流检测设备10测得的零序电流检测信号、零序电压检测设备20测得的零序电压检测信号和相电压检测设备30测得的相电压检测信号并确定零序电流值、零序电压值和相电压值。并根据零序电流值、零序电压值和相电压值以及上述相位关系和公式即可求出流过绝缘劣化电阻r
g
的电流i
g
。
[0086]
可选地，根据零序电流值、零序电压值以及相电压值，确定待监视线路50的单相接地故障的操作，还包括：根据零序电流值、零序电压值以及相电压值确定单相接地故障点的绝缘劣化电阻值，其中绝缘劣化电阻值用于指示待监视线路50中接地相与地之间的电阻值。
[0087]
具体地，参照图3和图4所示，如果图中g点发生绝缘劣化，则在待监视线路50当中会产生零序电流、零序电压和相电压。如需求得绝缘劣化电阻的阻值，则需要根据上述步骤求出流过绝缘劣化电阻的电流i
g
，然后根据公式r
g
＝v
g
/i
g
即可求出绝缘劣化电阻的阻值r
g
。
[0088]
从而，首先通过零序电流检测设备10测得的零序电流检测信号、零序电压检测设备20测得的零序电压检测信号和相电压检测设备30测得的相电压检测信号分别确定零序电流值、零序电压值和相电压值。然后根据零序电流值、零序电压值和相电压值并根据上述相位关系以及公式即可求出流过绝缘劣化电阻的电阻值r
g
。
[0089]
根据本技术的另一个方面，还包括一种中性点非接地系统的电路监测方法，包括：确定零序电流检测信号的零序电流值；确定零序电压检测信号的零序电压值；确定各个相线的相电压检测信号相电压值；以及根据零序电流值、零序电压值和相电压值确定待监视线路50是否发生故障。
[0090]
具体地，图3示出了配电线路发生单相接地的示意图。图4示出了配电线路发生单相接地的等效电路图。图5示出了配电线路发生绝缘劣化时各电压及电流的矢量图。图6是图5所示的配电线路发生绝缘劣化时各电压及电流的矢量图的放大图。参照图3所示，当线路中的g点产生接地故障时，在待检测线路50和接地点g点之间会因故障而产生的一定的阻值，这样的因待检测线路50和接地点g点之间的故障而产生的电阻被成为绝缘劣化电阻。所以，在具有单相接地故障的电路中会产生零序电流、零序电压和相电压当电路通电时，在绝
缘劣化电阻的两端会产生接地相电压和流过绝缘劣化电阻的电流。
[0091]
也就是说，当以监视中性点非接地系统线路中的绝缘状态，求出绝缘劣化电阻以及流过该绝缘劣化电阻的电流为主要目的时，则需要利用零序电流值、零序电压值以及相电压值之间的关系来求出绝缘劣化电阻的阻值以及流过绝缘劣化电阻的电流的大小。
[0092]
其中，c
l
代表负载侧对地的静电电容；ic
l
代表负载侧对地静电电容的电流；i0代表零序电流检测设备流过的零序电流；e代表系统相电压；cs代表电源侧对地静电电容；ics代表电源侧对地静电电容的电流；vg代表接地相电压；rg代表绝缘劣化电阻；ig代表流过绝缘劣化电阻的电流；ir0代表流过接地线的电流；v0代表绝缘劣化时产生的零序电压。
[0093]
从而，对于接地相是哪一相的判断，通过待监视线路50发生单相接地故障时的各相电压相对于零序电压v0延迟的范围是否处于90
°
～180
°
的范围内进行判断。如果某一相处于90
°
～180
°
的范围内，则处于该范围内的相就是绝缘劣化相。
[0094]
所以，根据上述原理及关系，当待监视线路50当中发生了单相接地故障时，则可以在待监视线路50中设置处理单元401。处理单元401可以根据由零序电流检测设备10和零序电压检测设备20分别传输的零序电流检测信号i0和零序电压检测信号v0的相位来判别绝缘劣化是在电源侧还是在负载侧。如果零序电流检测信号i0相对于零序电压检测信号v0的延迟范围在45
°
～225
°
，那么则说明是负载侧发生事故或产生了绝缘劣化。然后，处理单元401再接收由相电压检测设备30传输的各相线的相电压检测信号e的相位和零序电压检测信号v0的相位。如果某一相线的相电压检测信号e相对于零序电压检测信号v0的延迟范围在90
°
～180之间，那么该相就为接地短路相或绝缘劣化相。当确定该相为接地短路相或绝缘劣化相之后，那么则可以确定零序电流检测信号i0的零序电流值、零序电压检测信号v0的零序电压值和相电压检测信号e的相电压值。并根据零序电流值i0、零序电压值v0和相电压值e求得绝缘劣化电阻的阻值以及流过绝缘劣化电阻的电流。
[0095]
从而，通过获取零序电流检测信号、零序电压检测信号和相电压检测信号的操作能够判别在待监视线路50中是否发生单相接地故障以及是在电源侧发生了单相接地故障还是在负载侧发生了单相接地故障。进而，再通过测得的零序电流检测信号、零序电压检测信号以及相电压检测信号确定零序电流值、零序电压值和相电压值。并根据零序电流值、零序电压值以及相电压值求出流过绝缘劣化电阻的电流i
g
和绝缘劣化电阻的阻值r
g
。
[0096]
可选地，根据零序电流检测信号、零序电压检测信号和相电压检测信号确定待监视线路50是否发生故障的操作包括：根据零序电流检测信号、零序电压检测信号和相电压检测信号确定待监视线路50是否发生单相接地故障点。
[0097]
具体地，参照图3和图4所示，由相电压检测设备30测量得到各相的相电压相位，并根据得到的相电压相位和零序电压相位进行判断。如果某个相的相电压相位相对于零序电压相位延迟90
°
～180
°
，则这个相就是接地短路相或绝缘劣化相。
[0098]
可选地，根据零序电流检测信号、零序电压检测信号和相电压检测信号确定待监视线路50是否发生单相接地故障的操作，还包括：根据零序电流值、零序电压值以及相电压值确定接地相与地之间的电流值。
[0099]
具体地，参照图3和图4所示，如果图中g点发生绝缘劣化，则在待监视线路50当中会产生零序电流、零序电压和相电压。则流过接地变地线的电流ir0就是流过中性点电阻r0的电流，也就是说电流ir0与零序电压v0同相位。但从零序电流检测设备10观察零序电压检
测信号v0时成反相位，此时电流ir0相对于零序电压检测信号v0成180
°
相位。电源侧对地静电电容c
s
流动的电流i
cs
是零序电压v0产生的静电电容电流，因此相对于零序电压v0超前90
°
，但是从零序电流检测设备10来看则是为反相位，滞后90
°
。其中，各个参数之间的关系可由公式
[0100][0101][0102][0103][0104]
表达。并且各个参数之间的关系参照图3所示。如果要求得流过绝缘劣化点g点的电流i
g
，则需要明白电流i
g
是流过接地变中性点电流ir0、流过电源侧对地静电电容c
s
的电流ics以及流过负载侧对地静电电容c
l
的电流ic
l
的矢量和。绝缘劣化时的接地相电压v
g
(接地相
‑
大地间电压)是绝缘劣化电阻r
g
和流过r
g
的电流i
g
的积，因此接地相电压v
g
的相位与电流i
g
同相位。
[0105]
然后，参照图3所示，因绝缘劣化而产生的零序电压v0与接地相电压v
g
的相位差为θ。在中性点电阻ro为无限大时，流入接地变中性点的电流ir0为零，θ为90
°
；在电源侧对地静电电容cs为零时，流入该静电电容c
s
的电流ics为0，这时θ为180
°
；如果接地变的中性点电阻r0不是无限大，则90
°
＜θ≤180
°
。
[0106]
再后，零序电流检测设备10中检测的零序电流i0是接地变中性点流过的电流ir0和在电源侧对地静电电容cs中流过的电流ics之和。参照图3所示，存在零序电流i0、流过接地线的电流ir0以及流过绝缘劣化电阻r
g
的电流i
g
之间的相位。
[0107]
最后，根据上述已经得知的关系，在中性点电阻r0不是无限大的条件下，由零序电压检测设备20测量的零序电压检测信号v0的绝对值及相位、零序电流检测设备10测量的零序电流检测信号i0的绝对值及相位、相电压检测设备30测量的对地短路相的相电压检测信号v
g
的绝对值及相位。并通过公式
[0108]
i
r0
＝i0×
cos(180
°‑
φ)
ꢀꢀꢀ
(5)
[0109]
i
g
＝i
r0
÷
cos(180
‑
θ)
ꢀꢀꢀ
(6)
[0110]
求出流过绝缘劣化电阻的电流i
g
。其中，φ为零序电压v0与零序电流i0的相位差，θ为零序电压v0与接地相电压v
g
的相位差。
[0111]
从而，测量出由零序电流检测设备10测得的零序电流检测信号、零序电压检测设备20测得的零序电压检测信号和相电压检测设备30测得的相电压检测信号。并根据由零序电流检测信号确定的零序电流值、零序电压检测信号确定的零序电压值和相电压检测信号确定的相电压值以及上述相位关系和公式即可求出流过绝缘劣化电阻r
g
的电流i
g
。
[0112]
可选地，根据零序电流检测信号、零序电压检测信号和相电压检测信号确定待监视线路50是否发生单相接地故障的操作包括：根据零序电流值、零序电压值以及相电压值确定单相接地故障点的绝缘劣化电阻值，其中绝缘劣化电阻值用于指示待监视线路50中接地相与地之间的电阻值。
[0113]
具体地，参照图3和图4所示，如果图中g点发生绝缘劣化，则在待监视线路50当中会产生零序电流、零序电压和相电压。如需求得绝缘劣化电阻的阻值，则需要根据上述步骤求出流过绝缘劣化电阻的电流i
g
，然后根据公式r
g
＝v
g
/i
g
即可求出绝缘劣化电阻的阻值r
g
。
[0114]
从而，首先通过零序电流检测设备10测得的零序电流检测信号、零序电压检测设备20测得的零序电压检测信号和相电压检测设备30测得的相电压检测信号分别确定零序电流值、零序电压值和相电压值。然后根据零序电流值、零序电压值和相电压值并根据上述相位关系以及公式即可求出流过绝缘劣化电阻的电阻值r
g
。
[0115]
本实施例能够达到的技术效果：
[0116]
1.不需要对电路进行断电就能够在线监测待监视线路50的绝缘状态；
[0117]
2.零序电流检测设备10、零序电压检测设备20可以与一二次融合开关使用的零序电流器或零序电压检测装置相同；
[0118]
3.相电压的检测通过追加相电压检测元器件即可，不需要特别的装置；
[0119]
4.通过在各分支上安装多台以确定绝缘劣化部位；
[0120]
5.通过检测接地线中流动的零序电流，能够监测待监视线路50是否发生绝缘劣化以及待监视线路50的绝缘劣化程度；
[0121]
6.监测结果不会根据负载侧的静电电容的变动而发生变化，能够始终进行正确的绝缘监视。
[0122]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0123]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0124]
在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0125]
以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，
任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。