中低压配电线路的维护与故障识别技术研究.pdf

设备管理与维修2023 翼8（下）1中低压配电线路故障识别方法1.1故障起动判定中低压配电线路发生故障时电流信号会产生奇异性特征，利用 Hankel 矩阵对中低压配电线路电流信号进行解析，然后比较电信号细节分量元素的门槛值与绝对值，可以实现快速定位中低压配电线路故障的目的。具体故障检测方法如下：中低压配电系统如图 1 所示，首先，采集中低压配电网运行过程中线路两端位置电流信号，并将采样数据构造为 Hankel矩阵，对电流信号奇异值进行解析；其次提取分量信号 P1，寻找中低压配电网运行过程中的电流分量信号 P1中绝对值最大值PN，设定中低压配电线路故障起判依据门槛为 PT=k忆PN，k忆为门槛系数，其满足 k忆1 的要求。在明确门槛值的情况下，中低压配电线路上保护设备可以定时采集线路电流信号，并将最新电流信号转换为 Hankel 矩阵，通过对 Hankel 矩阵奇异值进行解析可获得分量信号 P1，中低压配电线路故障起动判据为：|P1|maxPT（1）其中，PT为门槛值；|P1|max为分量信号 P1元素绝对值最大值。当式（1）故障起动条件成立时，表明中低压配电线路存在故障。1.2故障方向判别通过区分中低压配电网区内故障和区外故障，可以实现对线路故障方向的判别。当中低压配电网区内发生故障时，中低压配电线路两端保护装置故障电流增加，且增加方向一致，而分量信号 P1中不同元素突变方向也保持一致；当中低压配电网区外发生故障时，中低压配电线路两端保护装置故障电流增加，但两台保护设备电流增长方向不一致，此时分量信号 P1中不同元素突变方向相反。因此主要通过对比中低压配电线路两端分量信号 P1找不同元素符合变化情况来判断中低压配电网区内故障或区外故障，实现中低压配电线路的纵联保护，纵联保护故障识别依据为：区内故障：P2MP伊P2NP0 或者 P2MN伊P2NN0区外故障：P2MP伊P2NP0 和 P2MN伊P2NN0&P2MN伊P2NN0正极接地故障：P2MP伊P2NP0&P2MN伊P2NN0负极接地故障：P2MP伊P2NP0&P2MN伊P2NN0 的条件；线路负极电流 P2MP、P2NP符号为“-”，符号一致，满足 P2MP伊P2NN0 的条件。根据线路纵联维护方案中线路故障判据和选极公式，上述线路故障情况满足 P2MP伊P2NP0&PMN伊P2NN0 条件，由此可以判断中低压配电线路为区内故障，且为双极短路故障，仿真结果与实际情况一致，线路保护装置发送跳闸信号。（2）正极接地故障。当中低压配电线路发生正极接地故障时，线路 M、N 端正负极电流分量信号和原始信号如图 4 所示。从仿真结果来看，当线路发生故障时，线路正极电流有增大趋势，而 M、N 端正极分量信号中 P2MP伊P2NP符号为“+”，符号一致，满足公式 P2MP伊P2NP0；M 端负极电流有增大趋势，而且 N 端负极电流则下降，因此 P2MP符号为“+”，P2NP符号为“-”，符号不一致，满足 P2MP伊P2NP0&P2MN伊P2NN0 的条件，因此为正极断路故障。此时正极线路保护装置发出跳闸保护信号，负极保护装置不执行保护动作。2.2.2区外故障（1）双极短路故障。当中低压配电线路区外发生双极接地故障时，线路 M、N 端正负极电流分量信号和原始信号如图 5 所示。从仿真结果来看，中低压配电线路发生故障后，M 端正极电流逐渐减小，N 端正极电流逐渐增大，线路分量信号中 P2MP符号为“-”，图 2线路维护方案流程輧輱设备管理与维修2023 翼8（下）P2NP符号为“+”，符号不一致；M 端负极电流逐渐增大，N 端负极电流逐渐减小，P2MN符号为“+”，P2NN符号为“-”，符号不一致，根据线路故障判断依据，该情况满足 P2MP伊P2NP0&P2MN伊P2NN0 条件，由此可以判断线路故障为区外故障，此时断路器不执行保护动作。（2）负极接地故障。当中低压配电线路区外发生负极接地故障时，线路 M、N 端正负极电流分量信号和原始信号如图 6 所示。从仿真结果来看，终端低压配电线路发生故障后，M 端正极电流逐渐增大，线路分量信号中 P2MP符号为“+”；N 端正极电流逐渐减小，线路分量信号中 P2NP符号为“-”；M 端负极电流逐渐减小，线路分量信号中 P2MN符号为“-”；N 端负极电流逐渐增大，P2MN符号为“+”。根据线路纵联维护方案故障判断依据，以上条件满足 P2MP伊P2NP0&P_P2MN伊P2NN0，因此可以判断该故障为区外故障，此时线路保护装置不动作。3结束语为保证中低压配电网运行稳定性和安全性，提出适用于中低压配电线路的故障判断方案和纵联维护方案，该维护方案主要根据线路故障判断依据辨识线路故障，然后结合线路故障选极判据和识别判据确定线路故障类型。最后为验证线路故障判断和维护方案的有效性，分别选择区内外双极短路和正极或负极断路故障进行仿真验证，分析结果表明，线路故障判断方案可以准确判断线路故障级和故障类型，并且针对区内故障可以实现维护功能。参考文献1邵逸轩.农网改造中低压配电线路的设计及其规划探析 J.科技与创新，2022（16）：31-34.2屈磊.高层建筑电气设计中低压配电的系统安全性探究 J.工程建设与设计，2022（14）：39-41.3李军，邓晖，蔡峥嵘，等.低压配电线路剩余电流断路器动作判据的研究 J.中国安全生产科学技术，2022，18（3）：217-223.4黄璐涵，熊尉辰，宋晓林，等.基于智能电表量测的低压配电线路参数辨识 J.电力系统及其自动化学报，2022，34（7）：34-40.编辑毕来金图 3区内线路双级故障波形图 4区内线路正级故障波形图 5区外线路双级故障波形图 6区外线路负级故障波形輧輲