输电线路单相接地故障保护算法研究论文_王军

(内蒙古电力勘测设计院有限责任公司 内蒙古 010100)

摘要:对于单相接地故障来说,要从选线以及定位两大方面入手,二者之间存在密不可分的关系,必须明确馈线自动化系统中,单相接地故障的查找,对此应该重点从以下两点入手:深入利用配网自动化平台,要实现配网的逐期、逐批次建设,确保其能够适合各类配网结构。

关键词:输电线路;单相接地;故障保护算法

配网自动化的单相接地故障是一种常见故障,需要掌握科学的识别方法,文章以综合负序电流突变量入手来科学地进行故障诊断与分析,通过纵向识别法来有效识别故障。

1单相接地故障的不良影响

配网单相接地故障会带来一系列的不良影响,会对整个配网系统造成极大的损害,具体体现在可能导致电力设备受损,单相接地故障发生后,配网电压会迅速上升,大于规定的额定电压,这将威胁到电气设备的工作与安全运转,从而引发电力设备的相关故障问题,进而间接地威胁到广大客户持续、稳定用电。

配网系统出现大范围接地故障后,可能导致大范围断电现象,这无疑将对广大客户带来不良影响,而且一些大型用电客户如果不能持续享受到供电服务,其生产经营会大受影响,当前随着配网的持续升级改造,然而,配网实际运行中依然存在多种问题,需要采取特定的方式和方法去改革改造,减少故障发生,提高系统运行效率。

2单相接地故障的纵向判别

此系统主要涵盖以下方面的功能:配电SCADA与PAS,同时,也涵盖以下功能,例如:预测负荷、短路,故障隔离等。对于单相接地故障,具体的识别过程:(1)零序电压非正常开启。出现故障后,会使得母线零序电压迅速升高,超出规定数值,此时开启馈线的FTU,来对应算出故障值。(2)纵向故障的判断。馈线中两个紧挨着的FTU之间能传输信息,对比故障值,将FTU相互连接则会有特大的负序电流突变值,通过这种方式来定位故障位置,信息会传输至子站。(3)故障判断。子站具有一定的故障辨别功能,通过反复地信息播报能够算出故障特点,最终得出可靠的判断,同时朝主站发出警示信号。(4)主站能够有效判断出接地故障与位置,在凭借图形、声音等发出警示信号,维修人员将及时作出处理。馈线各个区位的FTU都能进行信息采集,判断接地所在位置,同横向识别相似,纵向识别更为灵敏、高效,而且信号信息只在临近的FTU间传输,这样能够更为简单、可靠。

3单相接地故障的识别与仿真

图1是一个最为典型的配网图,来自于自动化系统,其内部馈线都来源于相同的10kV母线。

该图选择了EMTP,线路1属于架空线路,长度达到15km,线路2是电缆线路,长度达到10km,其电容达到架空线路十倍以上,线路3是架空线路,长度为10km,线路4是等值线路,长度达到60km,该配网系统属于A相接地,故障出现的具体时间为:仿真计算之后100毫秒。

3.1故障的纵向识别

当A相路出现故障时,也就是L1J节点,则不同馈线对应的电流也有自身特征,馈线的初始端进行测量,会得出非常明显的负序电流,其他未发生故障的线路负序电流则没有任何显著变化。这就意味着这种故障识别方法有着较好的效果。所谓的纵向识别通常依赖于相同馈线中的FTU故障特征来实施故障识别,由于L1E处安装了联络开关,不纳入考虑范围,纵向识别通常只针对于L1B与L1J二者间的故障特点,以此来分析判断特定的区域内有无故障出现。

3.2算法与数据处理

配网自动化系统中,A/B/C各相处于非平衡状态,常规工作状态下,系统将出现大量的负序电流,同时,FTU在测算过程中也出现了A/B/C不平衡的问题,常规工作状态与故障状态下,负序电流值降发生明显变化,配设于现场的FTU设备难免将遭到特定噪音的扰动,这样就必须高效地处理负序电流信息,从而支持故障被高效定位与查明。

系统仿真过程中,因为B相CT误差大概达到+3%,同样,C相则达到-3%。馈线1中的A相出现了故障问题,其中的过渡性电阻达到100欧姆,系统模拟仿真以后的100毫秒出现了故障。选择综合负序矢量计算法,能够提升故障计算的精度与准确度,其计算原理大致为:将A/B/C相当做基础相,对应设矢量分别为:ga,gbgc,对应的时间序列:ga[k],gb[k]gc[k],其中k的值可以取:0-N,

gw[k]=ga2[k]+gb2[k-12]+gc2[k+12]

依照以上计算方法,可以将负序电流突变量充当一个故障分量,通过纵向识别法,能够得出上述故障判断过程的相关数据。

判据的具体运用过程中,综合负序电流突变量的数值是3A,如果偏离这一数值,开启通讯判断逻辑,纵向识别过程中,两个临近的FTU可以对比它们的负序电流突变量,二者之间必然存在一定的差值,当在3A以上时,将发出警示性信号,同时,也能把相关的数据信息传输到配电子站,对应子站具有一定的故障识别判断功能,可以对判别进行评价,进而得出结论是否科学准确,当出现各个FTU都存在接地故障,子站也会对应发出特定指令信息,FTU能够依靠全新的数据信息来对应计算得出故障特征量。如果发现配网出现了不连续的接地故障,则会重复循环上面的判断方法。

4结束语

配网自动化系统实际运行中可能出现多种故障问题,其中单相接地是较为严重、相对复杂的问题之一,必须加强对单相接地故障的判断、识别与处理,采取科学的故障识别方法,查明故障接地的成因,同时,及时采取措施来解除故障,从而保护配网安全,提高配网运行效率,支持配网的自动化高效运行。

参考文献

[1]王欣.经电阻接地电力系统的接地保护研究[D].山东大学,2014.

[2]唐华.小电流接地系统故障定位技术研究[D].北京交通大学,2014.

[3]郑罡.基于注入法的小电流接地系统单相接地故障定位方法[D].山东大学,2007.

[4]林湘宁,高艳,刘沛,鲁文军.基于零序补偿导纳的小电流接地系统单相故障保护新方法[J].中国电机工程学报,2006,(10):45 -49.

论文作者:王军

论文发表刊物:《电力设备》2017年第1期

论文发表时间:2017/3/9

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