配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)小電流接地故障定位方法分析

1、    配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)小電流接地故障定位方法分析    羅勇摘 要：電力工程建設(shè)是我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)中的重要組成部分之一，對(duì)我國(guó)現(xiàn)代化生產(chǎn)有著重要的影響。小電流接地故障是配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的常見故障，影響著配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行能力。從小電流接地故障的暫態(tài)過(guò)程入手，對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)小電流接地故障的定位方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析，以期為降低電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)因素和提升電網(wǎng)運(yùn)行管理能力提供參考。關(guān)鍵詞：配網(wǎng)自動(dòng)化；小電流接地故障；故障定位；輻射型接線中圖分類號(hào)：tm76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a doi：10.15913/ki.kjycx.2015.05.131故障定位是配網(wǎng)自動(dòng)化

2、da（distribution automation）中的關(guān)鍵功能，通過(guò)系統(tǒng)分析，可進(jìn)一步縮小可能出現(xiàn)故障的范圍，提高故障處理效率。然而，中心點(diǎn)不接地與經(jīng)消弧線圈接地配電網(wǎng)的單相接地故障具有故障電流不明顯、故障原因不穩(wěn)定的特點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致da系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)電流接地故障定位。本文以此為基礎(chǔ)，對(duì)配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)小電流接地故障的定位方法進(jìn)行了分析。1 小電流接地故障的分段定位原理1.1 輻射型接線方式配電網(wǎng)具有開環(huán)運(yùn)行、閉環(huán)設(shè)計(jì)的基本運(yùn)行管理特點(diǎn)，要求配電網(wǎng)能在不同路線連接開關(guān)，形成一個(gè)個(gè)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。在常規(guī)運(yùn)行模式中，雙電源連接斷開時(shí)，由變電站引出的配電線路開始開環(huán)運(yùn)行，形成一個(gè)具有單電源輻射線的結(jié)構(gòu)。本文

3、統(tǒng)計(jì)了其基本結(jié)構(gòu)形式，具體數(shù)據(jù)如圖1所示。1.2 故障選線與定位如果線路屬于非有效接地系統(tǒng)，且出現(xiàn)了小電流接地的故障，則非故障低電壓會(huì)轉(zhuǎn)化為線電壓。尤其是出現(xiàn)間歇性弧光接地時(shí)，中性點(diǎn)釋放電荷的通路不足，會(huì)導(dǎo)致弧光接地過(guò)電壓，容易對(duì)線路的絕緣性能產(chǎn)生威脅，進(jìn)而提高相間短路的概率。因此，在電網(wǎng)管理過(guò)程中，必須在最短的時(shí)間內(nèi)找出存在故障的線路，并盡早排除故障。相關(guān)資料指出，為了進(jìn)一步提升電網(wǎng)故障的檢測(cè)能力，可在配電網(wǎng)線路中設(shè)置多個(gè)故障監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并以相鄰的故障監(jiān)測(cè)點(diǎn)為邊界劃分線路區(qū)間。但從正常的管理內(nèi)容看，故障檢測(cè)點(diǎn)的區(qū)間長(zhǎng)度越短，檢測(cè)結(jié)果越精確。因此，管理人員可根據(jù)配電網(wǎng)線路的長(zhǎng)度，合理設(shè)置故障檢測(cè)點(diǎn)

4、。1.3 獲取小電流節(jié)點(diǎn)故障信息1.3.1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)故障當(dāng)單電源輻射結(jié)構(gòu)線路發(fā)生小電流節(jié)點(diǎn)故障時(shí)，零序電流量具有一定的不穩(wěn)定性，這一特點(diǎn)導(dǎo)致線路端母線無(wú)法準(zhǔn)確判斷故障分布情況。同時(shí)，配電網(wǎng)支路線路數(shù)量龐大，且傳輸距離較遠(yuǎn)，導(dǎo)致無(wú)法在配電線路中應(yīng)用人工巡線的故障檢測(cè)方式。對(duì)于中性點(diǎn)非有效接地系統(tǒng)，假設(shè)當(dāng)線路a點(diǎn)出現(xiàn)單相接地故障時(shí)，相當(dāng)于在a點(diǎn)上介入了零序電壓源。此時(shí)，a點(diǎn)整條線路的感抗較低，零序電壓在整條線路的取值基本相同。從理論上講，此時(shí)的非故障線路零序電壓為0.1.3.2 消弧線圈接地系統(tǒng)故障特點(diǎn)分析在電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，消弧線圈具有補(bǔ)償作用，因此，對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)而言，存

5、在健全線路電流幅值大于零序電流的情況。在此條件下，當(dāng)線路發(fā)生接地故障時(shí)，電網(wǎng)將允許配電網(wǎng)自動(dòng)化運(yùn)行，但運(yùn)行時(shí)間不能超過(guò)2 h。2 小電流接地故障分區(qū)定位在長(zhǎng)距離單電源輻射結(jié)構(gòu)線路上設(shè)置負(fù)荷開關(guān)時(shí)，主干線上一般會(huì)設(shè)置24個(gè)開關(guān)。如果該地區(qū)負(fù)荷較為密集，則每1 000 m設(shè)置1個(gè)開關(guān)；在城市郊區(qū)或農(nóng)村，可按照該地區(qū)配電變壓器的容量確定開關(guān)數(shù)量，可每3 mva設(shè)置1個(gè)開關(guān)。在測(cè)試符合開關(guān)位置安裝零序電流點(diǎn)的電流通過(guò)時(shí)，可根據(jù)輻射結(jié)構(gòu)確定線路的支線和干線，并將其劃分為不同的測(cè)試區(qū)。故障分區(qū)后，可采用特定裝置采集各個(gè)開關(guān)零序電流的實(shí)際分布數(shù)額，以進(jìn)一步識(shí)別故障線路。圖2為典型單線源輻射結(jié)構(gòu)線路分區(qū)形式。

6、從圖2中可以看出，不同的負(fù)荷開關(guān)將整個(gè)線路劃分為了多個(gè)區(qū)域。小電流接地故障分區(qū)的劃分原理與線路分段的原理基本一致，通過(guò)各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，可描述零序電流測(cè)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的信息，并顯示不同節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系。3 故障定位物理模擬3.1 故障定位模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)合國(guó)家相關(guān)規(guī)定和10 kv配電網(wǎng)模擬平臺(tái)，對(duì)故障定位系統(tǒng)進(jìn)行了故障模擬實(shí)驗(yàn)。模擬基本模型數(shù)據(jù)如圖3所示。由上述數(shù)據(jù)可知，故障點(diǎn)路徑為根測(cè)點(diǎn)，則故障路徑標(biāo)示向量中的最后非零元素序號(hào)為1. 結(jié)合相鄰矩陣s中的數(shù)據(jù)，判斷故障段起始節(jié)點(diǎn)為測(cè)點(diǎn)0，測(cè)點(diǎn)1為測(cè)點(diǎn)0的子節(jié)點(diǎn)。因此，判斷故障區(qū)間為0，1。3.2 小電流接地故障定位系統(tǒng)鄭顧平通過(guò)建立小電流接地故障定位系統(tǒng)，有效

7、判斷了電流故障區(qū)間，起到了良好的區(qū)間判斷效果。本以此為基礎(chǔ)，對(duì)小電流接地故障定位系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單分析。3.2.1 移動(dòng)型小電流故障分析系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)結(jié)合輸電系統(tǒng)廣域測(cè)量技術(shù)，提出了配管廣域測(cè)量方法，其基本流程為：設(shè)置2臺(tái)能實(shí)現(xiàn)同步測(cè)量電流的裝置，一臺(tái)安置于變電站，用于采集母線零序電壓信息，另一臺(tái)安置于輸電線沿線，用于采集電流信號(hào)。2臺(tái)裝置上均設(shè)有g(shù)ps衛(wèi)星系統(tǒng)，可根據(jù)gps信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)脈沖及時(shí)采集信號(hào)，統(tǒng)計(jì)電壓信號(hào)和電流信號(hào)，并記錄同一時(shí)間內(nèi)的gps相位。但在實(shí)際測(cè)量工作中發(fā)現(xiàn)，由于不同地區(qū)所接收到的脈沖差<1 s，因此，在統(tǒng)計(jì)gps秒脈沖信號(hào)時(shí)，應(yīng)以上升信息作為觸發(fā)信號(hào)，保證電流采樣與信息處理工作

8、能夠同時(shí)進(jìn)行。通過(guò)csd網(wǎng)絡(luò)，將存在gps內(nèi)的電壓信息傳輸?shù)骄€路零序列電流測(cè)量段，記錄不同時(shí)間段內(nèi)測(cè)量段的電流位信息，并通過(guò)比較得出故障區(qū)間的相對(duì)數(shù)值。3.2.2 固定型小電流故障分析系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)固定型小電流故障分析系統(tǒng)的具體建設(shè)方案為：設(shè)置2臺(tái)能實(shí)現(xiàn)同步測(cè)量電流的裝置，一臺(tái)安置于變電站，用于采集母線零序電壓信息，另一臺(tái)安置在輸電線沿線，用于采集電流信號(hào)，但在相關(guān)線路上需設(shè)置多個(gè)測(cè)量點(diǎn)；采用gps衛(wèi)星定位系統(tǒng)，記錄不同測(cè)量點(diǎn)的秒脈沖信號(hào)，并通過(guò)fft計(jì)算得出電壓、電流信號(hào)在gps系統(tǒng)中的相位；建立信息服務(wù)端，按照要求將服務(wù)端分化，并根據(jù)分化例數(shù)計(jì)算故障區(qū)間。 4 結(jié)束語(yǔ)在電力工程建設(shè)的過(guò)程中，配

9、網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的作用越來(lái)越明顯，其故障對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的影響越來(lái)越大。本文簡(jiǎn)單分析了配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)小電流接地故障的定位方法，從上述方法的分析內(nèi)容和實(shí)際應(yīng)用效果看，具有一定的可行性。但從本次的研究結(jié)果看，多元化新技術(shù)的應(yīng)用已成為電網(wǎng)管理的新方式，傳統(tǒng)的單一計(jì)算、故障區(qū)間管理已無(wú)法滿足電網(wǎng)故障處理的需要。因此，在未來(lái)的電網(wǎng)運(yùn)行管理中，相關(guān)工作人員要有效結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)與電網(wǎng)管理新條例等多方面的內(nèi)容，采取有效的解決措施，將潛在風(fēng)險(xiǎn)因素控制在合理范圍內(nèi)，以獲得更好的電網(wǎng)管理效果。參考文獻(xiàn)1鄭顧平，楊以涵，李剛，等.配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中小電流接地故障區(qū)段定位方法j.中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，32（13）：103-

10、109.2黃哲洙，張惠汐，饒志，等.基于暫態(tài)分量遺傳算法的小電流接地故障定位方法j.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，42（01）：34-39.3高勤有.小電流接地故障定位方法及其應(yīng)用研究j.河南科技（工業(yè)工程與技術(shù)），2014，15（08）：24-25.4薛永端，徐丙垠，李天友，等.配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)小電流接地故障暫態(tài)定位技術(shù)j.電力自動(dòng)化設(shè)備，2013，33（12）：27-31.編輯：張思楠abstract： power engineering construction is one of chinas modernization is an important part of chinas mo

11、dernization of production has an important impact. small ground fault current distribution automation system is a common fault， affecting the ability to run distribution automation systems. small transient ground fault current to start， for distribution automation systems for small current grounding fault location method for a simple analysis， in order to provide a reference for the process of grid operation to reduce risk factors and