小电流接地系统单相接地故障分析与选线方法

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1、精选优质文档-倾情为你奉上小电流接地系统单相接地故障分析与选线方法小电流接地系统单相接地故障分析与选线方法 摘要：小电流接地系统是我国大多数配电所采用的接地系统，而在此系统中单相接地最容易发生故障。如何快速准确地发现故障线路并解决故障一直以来都是一个重要的研究课题。本文分析了有关小电流接地系统单相接地故障的几种特性，对现有一些选线方法做了系统归纳。 关键词：小电流；接地系统；单相；故障；选线；方法 中图分类号：TM7文献标识码：A文章编号： 引言： 在电力系统一共包含六种中性点接地方式，它们分别为：低阻接地、电抗接地、直接接地、高阻接地、不接地、和消弧线圈接地。其中，大电流所采用的接地系统有：

2、低阻接地、电抗接地、直接接地三种。而高阻接地、不接地、和消弧线圈接系统称为小电流接地系统。 当单相接地故障发生在小电流接地系统时它仍然保持对称的线电压，用户的供电不会受到影响，所以故障线路不需要马上断开，保证了供电的可靠性。因此，小电流接地方式在我国的中压配电网中占绝大多数。当故障出现在小电流接地系统单相接地时，故障点上流过的电流很小，并且相对地的电压也降低了。然而两相电压在没有发生故障部分出现上升，系统相电压变成了不对称，但是线电压依然保持着对称，负序电压的值为零，因此，对用户的连续供电不会受到这种影响，系统依然可以正常运行12个小时。但正因为如此，故障选线困难，需要分析小电流接地系统单相接

3、地故障的特征，找到正确的选线方法，在发生单相接地故障的时候，及时准确地找到故障线路，并予以切除，以保障系统运行安全。 1.小电流接地系统单相接地故障的特征研究现状分析 国内外采用的小电流接地选线方法很多, 归纳起来有以下几种: 绝缘监测法、有功电流接地保护法、功率方向接地保护法、暂态电流接地保护法、残流增量接地保护法、用模糊神经网络理论改进的传统“零序电流比幅法、零序有功分量比幅法、能量法”、注入信号寻迹法、基于小波分析的选线方法, 客观地说, 这些方法都存在一定的缺陷。近年又研究出了几种新方法, 归纳起来有: 阻抗法、S 注入法、智能法、区段查找法和行波法等几种。阻抗法的原理是基于输电线为均

4、匀线, 即假设故障回路阻抗或电抗与测量得到故障点的距离成正比。根据计算的信息的来源不同可分为单端阻抗法与双端阻抗法。由于故障点过渡电阻、分布电容、线路不完全对称, 以及电压、电流变换误差的影响, 使阻抗法的测距误差远远不能满足实际使用的需要。 S 注入法的原理是, 系统发生故障时向系统注入一个特殊的电流信号, 通过检测注入信号的路径和特征来实现测距, 称之为“S 注入法”。与阻抗法一样, 都是通过电流电压计算测量点到故障点阻抗, 它们的区别仅仅在于信号的检测方法上。为解决故障测距问题, 许多学者引入优化方法、卡尔曼滤波技术、模式识别技术、概率和统计决策、模糊理论、模拟退火法、分形分维分析、人工

5、神经网络、专家系统等智能分析方法和手段。基于规则的人工神经网络和专家系统的发展为智能法测距提供了新的途径, 但目前还处于研发阶段。区段查找法, 通过馈线终端(RTU , FTU ,DTU ) 检测各段开关处的电气量, 进行故障区段的判断, 实现将故障区段迅速隔离, 一定程度上缩小故障范围, 缩短了故障查找时间。此法的测距作用是有限的。行波法是利用高频故障暂态电流、电压的行波或断路器断开或重合时产生的暂态信号等等来间接判断故障点的位置。直到20 世纪90 年代, 随着时频分析技术的发展, 行波测距才真正受到关注。电力系统中主要用于输电线路的故障测距, 因输电线路分支少行波测距精度高, 不受过渡电

6、阻、系统参数、串补电容、线路不对称及互感器变换误差的影响。由于配电线路节点、分枝多, 利用自然高频暂态信号行波法实现配电网的测距几乎没有优势。小电流接地系统高压电网利用小波分析行波构建选线、测距装置正处在理论分析阶段和试验阶段。总之, 阻抗法、S 注入法、智能法、区段查找法和行波法在故障测距中, 随着不同的环境(对象) 体现出各自的优缺点。针对小电流接地系统本身的特点, 选择一种合适的方法, 不是一件容易的事情, 有待人们进一步探索。 当小电流接地系统发生单相接地故障时，不同的中性点接地方式决定了相应的故障特征： 1.1不接地系统 当单相接地发生时，零序电压将会贯穿在整个系统。在未出现故障相的

7、原件上有电流大小等于本身对地电容电流的零序电流，电容性无功功率的放向由母线流出指向出线，也就是说零序电流零序电压超前90。在出现故障线路上，零序电流时整个系统未出现故障处所有原件对地电容电流相加之和零序电流，且数值较大。从线路流出并指向母线的方向就是电容性无功功率的实际方向，即零序电流落后零序电压90。 1.2经消弧线圈接地系统 当我们使用完全补偿的时候，本身的电容电流将会流经未出现故障线路和出现故障线路的零序电流，从母线流出指向出现方向所以电容性无功功率的实际方向。在这种情况下，哪一条线路出现了故障无法通过稳态零序电流的大小和功率方向来进行判断。如果使用过补偿方式，本身的电容电流此时将小于流

8、经故障的零序电流，而从方向上看，从母线流出指向线路仍然是电容性无功功率的实际方向，与未出现故障的线路的方法是不被采纳的；加之因为过补偿度不是很大，也无法轻易地利用零序电流值的不同找出故障线路。 2.选线的方法 2.1 残流增量法 残流增量法是建立在综分析判断和微机快速处理基础上的。具体的选线过程如下：当单相接地故障发生在小电流接地系统时，需要将各条出线零序电流进行采集起来，将消弧线圈补偿度作出一档的改变，再次对每一条出线电流进行采集，出现故障的线路是通过对比来自每一条出线在消弧线圈换档前后零序电流变化量来判断的。 22零序电流基波电流比幅法 分别比较其中一条线路零序电流与扣除这一条线路后的其他

9、线路零序电流之和，若比较后得出的结果相等，则故障线路就是这一条；若比较的结果不相等，我就可以判断其为母线发生故障。预先进行计算，因此每一条馈线对地电容大小可以得出，在单相接地的情况下，将测得的零序电流进行比较，判断大小是否和本条线路电容电流相等，如果相等测线路出现了故障，如果比较的结果是所有的线路都相等，就是母线出现了故障。但不足的是，该检测方法灵敏度比较低，在一些情况下有可能出现错误的判断，并且母线的故障无法得到检测。 2.3基于小波变换的选线方法 要实现精确分析随机信号，尤其是变化比较敏感的暂态突变信号以及一些微弱信号，可以通过提取有效的故障信息并分析其特征来实现。根据小波变换的模极大值理

10、论，如果有故障及噪声出现，就会导致信号发生奇异，模极大值点在出现小波变换时对应于采样得到的数据奇异点。若此时的伴随尺度变大就会逐渐减少噪声的模极大值，所以，如果要忽略由噪声所产生的影响，需要经过一定的尺度分解，从而暂态短路信号就会比较理想。所谓的小波变换，就是一个信号经过分解后，得到了小波在不同位置和尺度的和，再加上对小波及小波基变换暂态零序电流特征分量进行合适的选择，这样，基于瞬时电流信号的选线判断就构造出来了。 2.4电流信号注入法 在电压互感器空闲时借助其接地相，将一个具有特殊波形且频率在各次谐波之间的电信号注入到电力系统中。因为当系统出现单相接地故障的时候，非接地相的线路中没有注入信号

11、，被注入的电信号只是在接地相的线路中流通，所以，只需要检测被注入的信号电流是否在线路出现，故障选线就可以进行。 25能量法 能量法原理如下，在未出现故障线路上的接地上我们可以利用能量函数，它由零序电压和电流组成，且值大于零；然而能量函数在未出现故障线路上极性和消弧圈一样；对于整个网络而言，它所传递的能量都是从出现故障的线路传递给未出现故障线路的。从而提出了这两种接地选线可以从大小及方向来进行判断的方法。 3.结束语 由于小电流接地系统单相接地是较为常见的故障，实现接地故障的选线对于减少停电范围、缩短停电时间及提高供电可靠性具有重要意义。因此我们更广泛的关注小电流接地系统单相接地故障选线的研究，分析其特征，得到适合的选线方法。 参考文献： 1 张海.小电流接地系统接地故障的判断和处理J.机电信息，2011（21）. 2 张小桃，乔小梅.小电流接地系统故障选线分析J.华北水利水电学报，2010（6）. 3 邵宝珠，宋丹.小电流接地系统单相接地故障选线方法J.东北电力科技，2010（8）.-最新【精品】范文 专心-专注-专业