配电自动化系统小电流接地故障分段方法.pdf

．182． 继电保护 配电自动化系统小电流接地故障分段方法 李录照“2，索南加乐1，徐丙垠2 (1．西安交通大学，陕西，西安71 0049；2．山东科汇电气股份有限公司，山东，淄博255087) 摘要：利用开关将线路分为不同的区段，检测开关所在位置处的暂态零序电流，根据暂态零序电流极性及其在故障线路上的 分布特点，对故障线路进行分段。 关键词：小电流接地配电自动化故障分段暂态零序电流 0引言 2暂态信号在故障线路上的分布规律 配电网中发生的故障绝大部分是单相接地故 障(称为小电流接地故障)。故障后及时准确的对 故障线路进行分段，以及时对其进行隔离修复可防 止故障的进一步扩大，提高供电可靠性。 基于小电流接地故障时故障线路上暂态零序 电流的分布规律及特点，本文提出了一种新的小电 流接地故障分段的方法。 本文研究的项目由配电自动化主站、通信系统 和配电线路监控终端(F1U)构成，利用FIU暂态 r1 零序电流分量采集功能”1，将采集的故障信息送往 配电自动化主站，由主站进行计算分析，根据系统 拓扑，确定接地故障点所在的区段，并自动对故障 区段进行隔离。 1小电流接地故障分段技术现状 现可用于配电系统小电流接地故障分段的原 r，1 理主要有阻抗法和行波测距法”’等，但存在精确度 低、成本高等问题。 随着城网改造项目的展开，很多城市对配电线 路进行了改造，在线路上安装了三相TA及线路监 控装置；实现了对系统发生故障后的暂态量的测量 和采集功能，利用其中的暂态零序电流分量，就可 以快速准确的确定小电流接地时的故障点的所在 区段，在配电自动化主站上完成故障的隔离及非故 障区段的供电恢复。 配电系统线路小电流接地故障时，故障线路上 暂态零序电流有如下分布规律：故障点两侧暂态零 序电流在故障发生瞬间初始极性相反，且在故障点 的每一侧暂态零序电流幅值与该点到故障点的距 离近似成反比关系‘31，如图l所示。 {；．船 ：跳’6 0 图1暂态零序电流幅值和极性分布规律示意 暂态零序电流在故障线路上的分布特点可以 用来作为小电流接地故障的分段依据，它不受对 地电抗和弧光接地的影响。 极性关系只在故障的初始阶段成立，一般情况 下只有数百微秒到几个毫秒，对检测装置的采样频 率有较高的要求。 3配电自动化系统小电流接地故障分段方 案 在本文中，配电自动化系统小电流接地故障分 段方案由配电自动化主站系统、配电线路监控终端 (F1U)以及通信系统三部分构成，如图2所示。 中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集 ．183． 图2配电自动化小电流接地故障分段方案 FTU在线路发生小电流接地故障时采集线路 上的故障电流信号并将其送往主站以供主站对故 障进行分析，并执行主站指令对线路进行自动分 段。 4小电流接地故障分段算法 由于在线路上一般只装有两相TV，因此采用 暂态零序电流的突变量启动方式。 由于在配电线路上一般不加装零序TA，所用 的零序电流足通过三相电流计算而来，如式(1) 所示。 1 So(f)=÷(sA(t)+SBO)+ScO)) (1) j 其中S。(t)表示t时刻的零序电流瞬时值； SA(t)、S口(t)、Sc(t)分别为三相电流的同步瞬时 值。 4．1暂态零序电流幅值的计算方法 根据暂态零序电流分布规律，通过比较暂态零 序电流的幅值大小，选择幅值最大的几个检测点参 与极性比较，再通过暂态零序电流的极性比较法， 确定故障区段。 从保证枪测灵敏度及易于实现的角度出发，可 以通过计算其均方根值来确定。以第k段线路为例， 暂态零序电流的极性是相对的，从可靠性角度 考虑，可以选用其中某一检测点作为参考，其他检 测点和参考点依次作暂态零序电流的内积运算计 算相对极性。如式(3)所示。 ％=亍1 Jofor。(f)uf)出 (3) 其中iot(t)为k点处零序电流瞬时值，io。(t)为 m点处零序电流瞬时值。％0时表明同极性， ％0表明反极性，周期采用1／4工频周期。 4．3利用故障零序电压对故障进行筛选 为了提高可靠性，利用母线处是否存在故障零 序电压来对故障进行确认。 4．4分段判据 1．如果某区段两侧暂态电流初始极性相反， 则该区段为故障区段； 2．如果所有检测点暂态零序电流初始极性都 相同且幅值沿线路呈单调变化趋势，则幅值最大的 检测点必然位于线路首端或末端，如其在首端，则 故障区段在线路首端；如其在末端，则故障区段在 线路末端。 5仿真验证 如图3所示，仿真系统为一个10kV馈线系统， 有四条架空出线，主变为y／△一11接线。所用变压 器中性点通过消弧线圈接地(k处于合位)。线路厶 被负荷开关分为四个区段，检测点分别设在负荷开 其暂态零序电流幅值，呲的计算如式(2)所示。 关所在位置D1．D4点处，设定以线路上每个区段所 (2) 其中fot(t)为第k