小电流接地故障暂态能量选线法

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目前我国低压配电网中性点主要的方式有:中性点不接地、中性点经电阻接地、中性点经消弧线圈接地。 中性点不接地方式,在发生单相接地短路故障时,短路电流只能通过对地电容或阻抗形成小电流回路,零序电流比较小,等于其它非故障线路的电容电流。中性点经过消弧线圈接地,流过故障线路零序电流等于其他非故障线路的电容电流和中性点消弧线圈上面的电流之和;中性点经过电阻接地,流过故障线路的零序电流等于非故障线路电容电流和中性点电阻上面电流之和。 目前接地方式在发生故障的时候,由于电压等级和线路电容的原因,各条线路的零序电流一般都很小,如果即仅仅依靠较小的电流进行选线会带来一些误差,所以需要考虑下怎样利用较大的电压信号与电流信号结合进行选线。 本文在分析了现有单相接地故障选线原理的基础上,提出了利用暂态能量故障选线方法,既然是利用暂态能量必然涉及到电压,考虑到接地点有大电阻时,会使中性点的零序电压很低,这样就不容易通过能量来判断故障线路,所以引入了故障相的电压来计算能量,从而选出故障线路,为了得到故障后电压变化情况,在文章里面详细分析了在故障后各相电压的变化情况,给出了故障后的电压相量图,从而为构造暂态能量选线中的电压部分提供了依据。 暂态能量法利用中性点电压、故障相电压、线路零序电流,来计算在故障后各线路的暂态能量,为了突出故障线路和非故障线路的区别,将电压进行了移位,使得电压和电流的相位在同一方向或者相反的方向上面。之所以考虑采用暂态量是由于暂态量相对于稳态量幅值较大,能够反映故障特征,同时在补偿电网里面,不会因为消弧线圈的补偿作用,使得电气量量变小,出现不易提取故障信号的问题。这个方法是依据发生单相接地故障后,故障网络根据叠加原理可以分为:正常时候网络和故障分量的网络。系统故障网络中的等效电源向整个网络提供能量,其中故障线路零序电流和非故障线路零序电流方向相反,所以故障线路暂态能量的方向和非故障线路的暂态能量方向相反,并且绝对值较大,所以根据构造的暂态能量方向可以判断出故障线路和非故障线路。理论上阐述选线原理后,讨论了算法对实际软硬件的要求,及应该注意的问题,主要是对采样率、数据量以及数据处理等问题,并且给出了用暂态能量原理选线的流程。 最后,建立了电力系统仿真数学模型,并做了大量的仿真,来验证算法在不同接地方式下面的仿真效果,同时对现有选线方法难以解决的不平衡电网和故障点经过大电阻接地情况也做了仿真。仿真数据证明了:暂态能量法对各种不同接地方式的单相接地故障都有很好选线效果。由于配电网选线是一个比较难的问题,虽然经过很长时问的研究,但是没有提出一个真正解决问题的算法,最后文章给出了结论和展望。
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