配電網(wǎng)單相接地故障檢測技術(shù)研究.pdf

1、我國中低壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)廣泛采用小電流接地方式，這種接地方式具有供電可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。但發(fā)生單相接地故障后，由于故障電流微弱、電弧不穩(wěn)定等原因，單相接地故障選線和故障定位問題長期以來沒有得到很好地解決，至今許多變電站仍然使用人工拉路方法查找故障線路和目測法尋找故障點(diǎn)。本論文重點(diǎn)研究配電網(wǎng)單相接地故障選線及故障定位問題。 為充分利用故障信息，本文提出用粗糙集理論綜合多種單一選線判據(jù)，把反映故障穩(wěn)態(tài)分量的判據(jù)、暫態(tài)分量的判據(jù)和利用外加診

2、斷信號(hào)的判據(jù)有機(jī)融合。該方法以信息表和決策表為主要工具。各單一選線判據(jù)從原始故障數(shù)據(jù)中提取出各自需要的故障特征量并離散化。以變電站母線所帶出線為研究論域，各單一選線判據(jù)為條件屬性，離散化的各故障特征量為條件屬性值，形成故障信息表,并對其進(jìn)行論域縮減，利用決策規(guī)則形成決策表，從決策表的決策屬性中找到綜合選線結(jié)果。整個(gè)過程只需采集到的原始故障數(shù)據(jù)，不需要先驗(yàn)知識(shí)和工作人員的干預(yù)，就可以給出選線結(jié)果。仿真驗(yàn)證了綜合選線的優(yōu)越性。 本

3、文從現(xiàn)場應(yīng)用的角度提出了與零序電壓和零序電流極性無關(guān)的基于零序電流投影值的選線方法。該方法以母線零序電壓所在直線為參考軸，所有饋線的基波零序電流在參考軸上投影。對中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)，各饋線零序電流向參考軸投影；對于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，將所有饋線的零序電流旋轉(zhuǎn)90<'0>后，再向參考軸投影。不管零序電壓和各饋線零序電流的極性如何，總有故障線路零序電流的投影數(shù)值最大。通過仿真驗(yàn)證了該方法的正確性。該選線方法作為綜合

4、選線判據(jù)中反映故障穩(wěn)態(tài)特征的判據(jù)。 根據(jù)小波變換后的近似系數(shù)以及其提供的時(shí)域信息，本文提出了基于零序電流暫態(tài)極大值的選線判據(jù)。定義了特征時(shí)刻和零序電壓特征值的概念，在特征時(shí)刻故障線路和非故障線路零序電流的符號(hào)相反，若所有線路電流的符號(hào)都相同，則認(rèn)為母線故障。對于只有2條出線的系統(tǒng)，可以采用零序電流暫態(tài)極大值和零序電壓特征值極性比較的方法。本文選用db4小波對原始信號(hào)進(jìn)行4層分解。通過仿真驗(yàn)證了該方法的正確性。該選線方法作為綜合

5、選線判據(jù)中反映故障暫態(tài)特征的判據(jù)。本文針對電氣量的幅值比較選線原理，提出了基于可辨識(shí)矩陣的幅值比較選線判據(jù)。構(gòu)造了幅值特征量的可辨識(shí)矩陣，可辨識(shí)矩陣中的元素為各出線中每兩條出線幅值特征量之差，使各出線的故障特征量作相對比較，拉大了故障線路和非故障線路之間的差距，突出了最大故障特征量。適用于任何一種基于電氣量幅值比較原理的選線保護(hù)。 基于注入信號(hào)法的單相接地故障在線人工定位是目前配電網(wǎng)單相接地故障定位最有效的方法。本文提出了基于

6、配電網(wǎng)自動(dòng)化的注入法自動(dòng)故障定位算法。信號(hào)電流探測器安裝在線路上的FTU處，借用配電網(wǎng)自動(dòng)化的通信系統(tǒng)將注入信號(hào)的探測結(jié)果上傳給主機(jī)。建立線路上信號(hào)電流探測器鄰接矩陣和注入信號(hào)信息向量，經(jīng)過運(yùn)算，得到故障判定矩陣，根據(jù)故障判定矩陣形成故障判定信息表，用可辨識(shí)矩陣約簡判定信息表得到核屬性集合，核屬性集合中的元素對應(yīng)檢測到注入信號(hào)電流的信號(hào)探測器，從而找到故障所在的區(qū)段。對有分支線路和無分支線路都適用。當(dāng)注入信號(hào)信息不完備時(shí)，先完備注入信號(hào)

7、信息，再用上述方法運(yùn)算。 為了不完全依賴配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)，本文提出基于GSM短信通信模式的注入信號(hào)法單相接地故障自動(dòng)定位。自動(dòng)定位系統(tǒng)由檢測主機(jī)、注入信號(hào)主機(jī)和信號(hào)電流探測器組成，三者之間通過GSM短信交換信息。定位算法同上?；贕SM短信通信模式的定位算法已在技術(shù)項(xiàng)目“配電線路全線接地定位系統(tǒng)研究”中得到應(yīng)用。 本文提出了停電后基于注入信號(hào)法的故障定位方法。針對故障線路停電后絕緣可能恢復(fù)的問題，提出先重新?lián)舸┕收宵c(diǎn)，再

8、注入診斷信號(hào)電流，通過尋蹤注入的診斷信號(hào)電流實(shí)現(xiàn)故障定位?；谠摲椒ǖ亩ㄎ谎b置已在現(xiàn)場得到成功應(yīng)用。 分析了本文用到的注入信號(hào)法選線定位原理，指出注入信號(hào)法實(shí)質(zhì)上是人為增加了零序電流。討論了注入信號(hào)的探測方法，提出用零序電流互感器探測注入信號(hào)的方法。分析了影響注入信號(hào)電流在故障線路中流通的因素和注入信號(hào)電流的相位特征，指出注入信號(hào)電流的相位特征只能作為選線的輔助判據(jù)。設(shè)計(jì)開發(fā)了基于DSP加單片機(jī)的綜合型故障選線定位裝置，已經(jīng)通過