基于暂态投影法的配电网高阻接地故障处理技术研究

• 作 者: 詹启帆
• 出 处: 福州大学
• 发表日期: 2018年01期
• 关键词: 谐振接地系统 高阻接地故障 暂态投影法 故障选线 故障区段定位

我国中低压配电网广泛采用中性点经消弧线圈接地系统(NES),这种接地方式在发生单相接地故障时,接地点的电流很小。当故障电阻大于三倍的系统零序阻抗时,可认为发生高阻接地故障(HIF),此时系统相电压的大小以及相位根据故障电阻而发生改变,系统能够在故障状态下运行一段时间。若线路长时间带故障运行,相电压升高会使得系统中设备的绝缘遭到危害,故障点温升可能引发火灾,特别是导线坠落大地故障电流流向地面引发跨步电压对人身安全造成威胁。因此发生单相接地故障时应及时选出故障线路,确定故障区段,从而排除故障。相比于金属性接地与低阻接地,HIF电气量变化不明显,处理起来更加困难。通过稳态等值电路的分析得出了过渡电阻对中性点电压、故障相电压、故障点电流造成的影响;通过暂态等值电路,分析NES暂态零序电流的构成以及影响各成分的因素。着重对HIF暂态过程进行分析,得出HIF时母线零序电压的特性,健全线路与故障线路、故障点上下游零序电流在幅值及相角上的差别,以此差别为判据基础,通过提出新的算法来放大健全线路与故障线路、故障点上下游之间的差别,从而实现故障选线、区段定位。基于上述理论分析,根据过补偿情况下HIF时线路中各检测点的工频无功功率值为正值,以此为判据对线路中反接的零序电流互感器进行辨别。通过获取母线的纯暂态电压分量以及各检测点的纯暂态电流分量,来消除由于系统不平衡电流以及稳态电流对故障特征量的影响。根据健全线路及故障点下游各检测点有功功率小,故障点上游有功功率大的特点,将各检测点纯暂态电流分量投影到母线纯暂态电压分量上来扩大健全线路与故障线路、故障点上下游幅值以及极性的差异。计算各检测点纯暂态零序经投影后的电流的动态时间弯曲距离,实现HIF的选线以及区段定位。通过ATP-EMTP软件构建配电网NES仿真模型,研究了线路中各种因素对暂态零序电流的影响。采用大量仿真实验证明本文所提算法可以准确地判定故障线路,根据选线结果有效地判定故障区段,并且在受到电磁干扰以及间歇性故障时也能取得很好的效果。最后利用具有单相接地故障处理功能的配电网自动化系统,采用本文提出的基于暂态投影法的单相HIF选线、区段定位法对实际录制波形进行验证,进一步证明了所提方法的适用性以及准确性。