10kV馈出线路故障行波选线装置技术浅谈.docx

10kV馈出线路故障行波选线装置技术浅谈 摘要：本文采用实测方法，在研究高原环境下小电流接地故障的发展过程及其特性基础之上，研发小电流接地故障监测和选线装置，该选线装置利用多种故障选线判据相融合的方法，能够大大提高选线正确率。关键词：馈出线路；行波；装置1前言配电网接地方式的问题在世界各国是一个很有争议的热点。为了减少单相接地故障造成的危害，各国采用了不同的方法。世界各国的配电网中性点在50年代前后，大都采用不接地或经消弧线圈接地方式；到六十年代以后，有的采用直接接地和低电阻接地方式，有的采用经消弧线圈接地方式。对于故障选线的研究，也从电磁式继电器、晶体管发展到模拟集成电路和数字电路，而微机构成的装置较少。我国上世纪50年代起，就一直对小电流接地系统单相接地故障的选线问题进行研究，提出了多种选线方法，并开发出了相应的装置。在我国666kV配电网采用中性点不接地和谐振接地等非有效接地方式，中性点非有效接地的优点在于，发生单相接地时多数情况下能够自动熄弧并恢复绝缘。当发生单相接地故障时，为了防止因非故障相电压升高而引起的故障扩大，必须尽快确定故障线路并予以切除，因此研发出一套选线正确率较高的选线装置显得尤为重要。210kV馈出线路故障行波选线装置根据是否利用故障信号可将其分为两类：主动注入信号法和利用故障信号法。利用故障信号法又可分为利用故障稳态分量和利用故障暂态分量两大类。主动注入信号法主要有S注入法和残流增量法等。S注入法是在故障后通过闲置电压互感器注入一高频电流信号，通过检测跟踪信号实现故障选线；残流增量法是利用自动调节消弧线圈改变补偿度时，各馈线的零序电流发生变化的特性来进行故障馈线选择的。利用故障稳态分量的选线方法主要有：比幅法利用流过故障馈线零序电流幅值最大进行选线；故障馈线和健全馈线的零序电流相位相反构成比相法选线判据；群体比幅比相法是融合了比幅法和比相法原理；无功功率法是针对中性点不接地系统，利用故障馈线零序电流相位滞后零序电压90、健全馈线超前零序电压90的特点确定无功功率小于0的馈线为故障馈线的方法；有功分量法是根据故障馈线零序电流有功分量比健全馈线的有功分量大且方向相反进行故障选线；谐波分量法的本质是利用叠加原理，即故障后谐波附加网络相当于在故障点叠加与故障前电压大小相等方向相反的谐波电源，由于消弧线圈对五次谐波的补偿作用仅相当于工频时的1/25，因此一般条件下故障馈线的零序五次谐波电流比健全馈线大且二者方向相反，利用此特点确定故障馈线；零序导纳法通过比较故障前后零序导纳的变化来确定故障馈线；由于负序电流具有和零序电流相同的分布特征，故也可通过比较各馈线负序电流的大小和方向选择故障馈线；最大（Isin）法的本质是寻求最大零序无功功率突变量的代数值，该方法从理论上消除了CT的不平衡影响。上述利用稳态分量进行故障选线存在的主要问题是故障时稳态分量小，使得检测灵敏度不高，实际运行时选线正确率低，因此，基于暂态量的故障选线方法得到了研究和发展。利用故障暂态分量的选线方法主要包括：首半波法是利用故障起始后一段时间内故障馈线暂态零序电压与暂态零序电流极性相反，而健全馈线相同的原理进行故障选线；能量法实质上是零序有功功率在暂态信号上的应用；Prony法是将故障零序电流看成是由不同频率成分、不同幅值、不同初始相位的按指数衰减的正弦函数的组合，采用指数函数的线性组合来拟合故障电流的频谱分析方法；小波分析法被引入故障选线中，利用模极大值的大小和极性进行选线，人们还利用小波分解良好的时频分析特性，构造出了不同的选线判据；当接地故障发生在相电压过零点附近，暂态零序电流特征不明显，此时衰减直流分量法可作为高频量不足时故障选线方法的有效补充。中性点经消弧线圈接地的配电网发生单相接地故障时，其故障电流较小、故障电弧不稳定。而故障引起的电压和电流行波及暂态量具有不受消弧线圈影响的特点，它们包含着丰富的故障馈线及其故障位置信息，基于行波及暂态量构成的配电网故障选线原理具有明显优势。本项目以配电网单相接地故障暂态过程的形成机理及特性进行深入分析和研究，利用各馈线暂态零序电流突变方向、时频特性幅值及其相位特性，通过不同的信号处理手段，构造出不同的选线判据，实现配网故障选线。10kV和35kV线路在城市电网中所占比重很大，这些线路发生单相接地故障时，如何准确检测并快速切除故障一直未能得到有效解决，严重影响城市电网供电可靠性，特别随着城市配电网电缆线路的增多，电容电流数值大幅度增加，长时间运行就易使故障扩大成两点或多点接地短路，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，严重危害了系统安全运行，亟待研究可靠的10-35kV线路故障选线和监测设备。本文将理论研究与工程实际应用紧密结合，通过挂网获得的实测故障数据研究高原环境下小电流接地故障的发展过程及其特性，并在此基础上研发配网接地故障监测和选线装置，能对小电流接地故障实施捕捉、动态记录，有效辨识接地故障及故障线路，并采用多算法互补、多结果融合，提高故障检测和选线的正确性。在研究高原环境下小电流接地故障发生过程及其特性基础上，针对占城市电网比重较大的10线路，研发小电流接地故障监测和选线装置，快速确定电网故障出线并及时排除，确保电网的安全运行。主要内容涉及以下几方面：（a）用实测方法系统研究高原环境配网接地故障的发展过程及其特性，采用现代数学分析和网络综合相结合方法建立高原环境单相接地故障数学模型，为小电流接地故障选线奠定理论基础；（b）新型可靠的启动方法和相关算法的研究；（c）研究新型DFT递推算法确定故障时刻；（d）大故障角单相接地选线的暂态特征分量法选线的一系列算法的研究；（e）小故障角单相接地选线的自适应衰减直流分量法选线算法的研究；（f）研制小电流接地故障暂态信号发生以及系统测试平台；（g）研制高精度小电流接地故障录波装置；（h）研制小电流接地选线及电压监测装置。3结语目前，我国供电企业正在积极应用配电自动化技术，以提高供电质量及管理效率。配电自动化的一个重要内容是自动故障定位、隔离及非故障线路恢复供电。配电网故障大部分是单相接地故障，已经上马的配电自动化系统大多不能可靠的判定小电流接地故障，使其提高供电可靠性的作用大打折扣。因此，电力部门迫切希望能够开发出可靠实用的小电流接地故障保护技术。现有的小电流接地保护不能从根本上解决小电流接地的选线问题，这与电力系统提高供电可靠性的要求与呼声背道而驰。因此，开发、研制出性能优越的小电流接地故障选线必然成为当今供电部门迫切需要解决的技术难题。徐军华（1972.12.），男；籍贯：云南省临沧；傣族；大学本科；工程师；长期从事发变电生产技术与应用、保供电工作协作 -全文完-