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配電網單相接地故障定位新技術

2017-05-20  GXF360
配電網單相接地故障定位新技術

配電網單相接地故障定位新技術

郝 霖,車 方

(陜西省地方電力監理有限公司,陜西 西安 710054)

摘要:隨著配電網饋線的不斷增加,系統的電容電流也在逐漸增加,一旦有單相接地故障發生,極容易造成接地短路故障,導致設備損壞。所以,文章在分析配電網單相接地故障危害性的基礎上,闡述配電網單相接地故障定位技術,最后通過一個仿真實例,希望可以對于配電網的單相接地故障定位有全新的認識。

關鍵詞:配電網;單相接地故障;故障定位

在國內,中低壓配電網基本上都屬于架空線,一般會選擇小電流接地系統,其故障主要是單相接地故障。在排查單相接地故障時,一般會選擇人工巡查的方式,但是這樣不但會消耗大量的人力與物力,同時還會對供電的可靠性產生影響。所以,需要具體地分析配電網的單向接地故障定位新技術,這樣才擁有現實意義。

1 配電網單相接地故障危害

1.1 影響供電可靠性

當配電網出現單相接地故障時,工作人員需要做好選線,針對未出現故障的線路,可以進行停電處理,但是這樣會對配電網的可靠性以及連續性造成影響。另外,在發生單相接地故障后,須排查故障點,并做好修復,這樣也會影響正常的供電。另外,一旦遇到暴風雨等天氣,或者是野外的作業條件惡劣,也會增加排查與修復的難度,這樣就會直接影響其可靠性和穩定性[1]。

1.2 影響供電量

當單相接地故障發生之后,就需要針對故障線路做好停運處理,并且及時排查故障原因,做好修復處理,但是這樣會引發大面積停電,減少供電量,直接影響供電量指標和供電企業的經濟效益,甚至還會對社會經濟的可持續發展造成影響。

2 配電網單相接地故障定位方法

2.1 故障測距法

2.1.1 行波法

在均勻路線上進行行波運動傳播時,行波的電流與行波的電壓之間成一定比值,但是如果在某一個節點,波阻抗或者是線路參數突然改變,在突變位置,行波就會產生全部或者是個別的反射與折射現象,我們將其稱之為波阻抗不匹配點,其主要是在分支節點位置、短路位置以及開路位置表現出來。

2.1.2 阻抗法

通過這一方法可以進行故障的測距,原理在于:如果電力線路屬于均勻的,那么,在故障發生的時候,通過電壓和電流量的計算,就可以將故障回路的阻抗計算出來,通過已經獲取的回路阻抗和線路長度關系,就可以將故障點以及測量點之間的距離計算出來。阻抗法優點在于投資較少,但是線路符合、路徑阻抗以及電源參數會對其造成較大的影響,測距的誤差要比立項狀態下部分故障測距產品的誤差標準大,并且故障點過渡的電阻會對其造成影響,引發測距精度的問題。只有當過渡的電阻歸零時,才可以將故障位置計算出來[2]。

2.2 注入法

注入法原理:當單相接地故障發生之后,通過人為的方式,就可以利用母線的電壓互感器,將故障相注入電流信號,如圖1所示。按照其具體的流動特點,再配合上專用的信號探測器,就可以對信號的注入路徑進行探尋,以此來定位故障。

圖1 故障線路信號注入示意圖

2.3 綜合定位法

因為配電網線路會選擇中性點不直接接地系統,一旦單向故障發生,故障的電流較小,但是故障的特性相對復雜,所檢測到的故障特征量不確定性較大,針對故障線路的具體特點,就可以在定位中選分步驟的方式,結合多種定位方式,從而實現可靠性定位[3]。

3 RTDS仿真測試

RTDS本身屬于實時的數字仿真儀,可以實時仿真電力系統電磁暫態現象。所謂的實時,指的是連續性的輸出,這樣就可以確保RTDS仿真裝置與保護控制裝置相連,輸出的結果就可以將電網的實際情況反映出來[4]?;跀底址抡嫫脚_,針對定位和恢復系統進行仿真測試(依托示范路線如圖2所示),主要是為了檢驗其故障定位是否準確。

圖2 示范線路

按照示范路線的運行實際情況,利用RTDS就可以進行仿真測試,基于乙線的單相接地故障,繪制波形圖進行分析,其結果就能夠證明區段的定位可靠性和準確性。

3.1 系統正常運行

在正常運行過程中,其負荷電流為60 A,12號和13號終端檢測到的相電壓為6 kV,相電流70 A,其零序電流I0為0,零序電壓U0為0。以12號終端為例,其波形圖如圖3和圖4所示。

3.2 經20 Ω電阻接地

圖5標示了2個位置單相接地故障的設置,其撥盤位置為“1”,接地電阻20 Ω。

針對第一處來說,進行接地故障分析。在故障發生之后,相比故障之前,三相電流波較小。其12與13號所檢測到的三相電流波形圖如圖6所示。

當故障零序后,其電壓,其零序電流10 A。所檢測到的電壓與電流的波形圖如圖7、圖8所示。

當發生故障之后,流經接地點,其電流為20 A,其波形圖如圖9所示。

圖3 12號終端檢測三相電流波形圖

圖4 2號終端檢測三相電壓波形圖

圖5 仿真故障區段選擇

當發生故障之后,流經消弧線圈,其電流為20 A,其波形圖如圖10所示。

這個時刻,如果中性點不接地,其接地點的電流為20 A,波形圖如圖11所示。在這個時候,電流值就等同于中性點經過消弧線圈接地的時候,電流30 A減去接地點的電流,這樣就對RTDS的測試正確性進行了更進一步的驗證[5]。

通過示范路線實際的運行情況,利用RTDS來進行仿真測試,提供過繪制故障發生之后各個特征量波形圖,就可以進行具體的分析,通過測試的結果分析,表明系統的區段定位本身完全符合可靠性和準確性的雙重要求。

圖6 12號、13號三相電流波形圖

圖7 零序電壓波形圖

圖8 零序電流波形圖

4 結束語

總而言之,對于配電網的整體運行以及故障排查相關問題的分析上,配電網的單相故障接地定位技術具有重要的現實意義,并且也可以將維護檢修的時間大幅度縮短,在減少停電帶來的損失以及停電時間的控制方面都具有重要作用。隨著時代的不斷發展,越來越多的單相接地故障定位技術出現在我們面前,主要包含了故障測距、注入法以及綜合檢測法。通過這些技術的分析,再配合上具體的仿真測試,就可以確保今后的故障定位方法選擇更為合理,也能夠提高故障定位本身的有效性。

圖9 流經接地點波形圖

圖10 流經消弧線圈波形圖

圖11 不接地時接地點波形圖

參考文獻:

[1] 王晨, 吳俊勇, 圖爾蓀, 依明, 陳占鋒, 吳之林, 何立漢.基于無線通信的配電網單相接地故障定位系統及其動模實驗[J].電網技術,2014(08):2280-2285.

[2] 陳曉娟, 王麗, 隋吉生, 李松寒, 王林.一種配電網單相接地故障定位新方法[J].中國電力,2011(10):33-36.

[3] 尹慧陽, 舒戀.配電網單相接地故障定位綜述[J].陜西電力,2012(10):35-39+47.

[4] 賈惠彬, 錢翰博, 戚宇林.一種配電網單相接地故障行波定位方法[J].電力系統保護與控制,2012(23):93-97.

[5] 王亞雄.10 kV配電網單相接地故障定位研究[J].山東工業技術.2013(04):49-51.

(責任編輯:張峰亮)

中圖分類號:TM727

文獻標志碼::B

文章編號::1003-0867(2017)03-0016-03

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