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关于小电流接地系统的几种故障定位策略|赫兹曼电力

来源:赫兹曼发布日期 2019-08-12返回列表

目前小电流接地系统单相接地故障处理手段主要有:1.“拉闸试停”选择故障线路;2.通过故障指示器进行故障选线和定位;3.利用用户分界开关可自动判别和隔离用户支线故障;4.信号注入法;5.利用馈线自动化系统迅速隔离故障并恢复健全区段供电。下面分别对上述几种措施进行先容。

目前小电流接地系统单相接地故障处理手段主要有:1.“拉闸试停”选择故障线路;2.通过故障指示器进行故障选线和定位;3.利用用户分界开关可自动判别和隔离用户支线故障;4.信号注入法;5.利用馈线自动化系统迅速隔离故障并恢复健全区段供电。下面分别对上述几种措施进行先容。

一、“拉闸试停”选择故障线路

根据调度指令拉闸试停电,优先选择不影响系统运行或影响较小,但发生接地可能性又很大的线路负载进行检查。一般先停空载线路,其次是双回路或有其他电源的线路,再次是分支多、线路长、负荷小且不太重要的用户线路,最后是分支少、线路短、负荷重且较重要用户的线路。若将线路全部选切一遍,三相对地电压指示没有变化,应申请故障母线段或线路负载停电后进一步检查处理。

目前这种“拉闸试停”的故障处理方法仍在实际中被广泛应用,甚至是故障处理的主要手段。采用该方法处理故障是一种无奈之举,并非是好的选择,它存在导致停电时间过长、停电范围过大的问题。


二、利用故障指示器选线及定位

当线路发生故障时,故障指示器通过检测导线的空间电场、电流等信号,判断故障,并给出指示,或用颜色指示,或用发光方式指示,便于寻线人员到现场观察。早期的故障指示器结构简单、成本低,虽可判定短路故障,但无法准确测量零序电流值,不适用于接地故障定位。随着技术的发展,故障指示器不仅具有故障指示功能,还有故障录波、通信、定位故障区段的功能;还可带电进行安装和拆卸,方便用户维护和巡检,如外施信号型故障指示器、暂态录波型故障指示器。

随着智能电网自动化的发展需求以及科技水平的提高,智能故障指示器已能主动将故障信息上传至配电网主站,实现故障自动定位,给运行人员进行故障判断和处理提供技术依据。但目前故障指示仪算法单一,需要较多数据采样判断,准确率低,误判率相对教高,需要主站运行分析判断故障位置,依赖通讯且滞后性明显。

关于小电流接地系统的几种故障定位策略

三、10kV分界开关

用户分界开关是一种可自动判别和隔离用户支线故障的智能开关,其主要作用是避免用户侧事故对配电网造成波及停影片响。该设备可将T接用户内部事故的影响封锁在责任用户界内而不会波及配电主干网和相邻用户,使事故影响和供电损失降至最低点。用户分界开关的主要特点:不需要通信就可以隔离界内单相接地故障及相间短路故障,躲开界外故障;可以缩小界内外的永久故障巡线范围,比如当开关动作时,只需巡视界内线路,若不动作则要巡视界外线路。能够结合GPRS通信模块,准确定位单相接地故障的发生地点,并借助 GPRS将故障信息送到用户自动化配电监控管理系统。需要注意的是,采用分界开关须与用户进线开关、变电站出线保护进行配合,否则容易造成越级跳闸,引起事故责任纠纷。


四、 注入信号法

注入信号法最大的优点在于其灵活性,适合与各种结构和接线方式的配电系统。其缺点在于:注入信号的强度受TV容量限制;接地电阻较大时线路上分布电容会对注入的信号分流,给选线和定位带来干扰;如果接地点存在间歇性电弧现象,注入的信号在线路中将不连续,给检测带来困难。目前基于注入法的故障定位方案主要采用人工巡线,有操作人员手持信号探测器,沿故障线路巡视查找接地点。该方法寻找故障点花费时间教长,有可能在此期间引发系统的第2点接地,造成线路自动跳闸。


五、基于馈线自动化系统的小电流接地故障区段定位方法

1、稳态零序电流法

发生接地故障后,流经故障点的稳态零序电流为整个系统所有线路对地的分布电容电流之和,数量上等于正常运行时系统三相对地电容电流的算术和。

对于各线路出口处的零序电流,故障线路幅值最大,且方向与非故障线路相反,存在明显的故障特征,可用于实现故障选线;对于故障线路,故障点上游幅值远大于下游幅值,且故障上游和下游的零序电流方向相反,存在明显的故障特征,可用于实现故障定位。

一般实现过程为首先由配网主站根据变电站小电流接地故障选线装置的选线结果或采用集处理各线路出口处配电终端检测到的零序电流信息确定故障线路,然后比较故障线路沿线路各配电终端检测到的零序电流信息确定故障区段。

实际的中性点不接地系统发生单相接地故障时,零序电流比较小,可能只有几个安倍,对零序电流测量的灵敏度要求比较高,需要安装 专门的零序电流互感器。

在谐振接地系统中,故障线路与非故障线路、故障线路故障点上游和下游的零序电流幅值相近、方向相同,故障自身产生的稳态电流无明显的故障特征,无法实现故障选线和定位。在实际应用中,可以采用中电阻法或残流增量法(改变消弧线圈的补偿度的方法),来实现故障选线和定位。

关于小电流接地系统的几种故障定位策略

2、 暂态法

电力系统在任何两个稳态之间都存在过度(暂态)过程,会产生丰富的暂态信号。对于小电流接地故障,相比于故障产生的工频电流,其过度过程就显得格外强烈,相应的其故障暂态电流幅值也显得格外大,最大可达数百安倍。

研究结果表明,小电流接地故障的暂态形成过程较为复杂,由系统正序、负序和零序之间以及各序分量中不同线路之间的若干组等效电感和等效电容间的串接谐振和并联谐振产生。相应的,故障暂态电流由若干组按指数衰减的正弦分量和直流分量叠加而成。

对于各出线口的暂态电流,故障线路幅值最大、方向和非故障线线路相反,可用于故障选线。对于故障线路上的各个检测点,故障点上游和下游的暂态电流流向相反,一般情况下,故障点上游幅值远大于下游幅值,可用于实现故障定位;此外,故障点上下游的暂态信号频率差异较大、相似程度低,也可用于故障定位。

根据暂态电流的分布特征,首先由配网主站根据变电站小电流接地故障选线装置的选线结果或采用集处理各线路出口处配电终端检测到的暂态电流信息确定故障线路,然后比较故障线路沿线路各配电终端检测到的暂态电流信息进一步确定故障区段。故障定位方法包括暂态电流方向法和暂态电流相似法:

1)          暂态电流方向法

故障点产生的暂态电流在其上游是由线路流向母线、而在下游由母线流向线路,据此特征可以确定故障点相对于各检测点的方向,并进一步确定故障区段。假设各检测点暂态零序电流和零序电压计算方向系数为D,如果D>0,则暂态电流流向线路,故障点位于检测点上游方向;如果D<0,则反之。

3、暂态电流相似法

接地故障时故障点上游线路和下游线路的暂态谐振过程相互独立,由于线路结构和规模不同,暂态的主谐振频率不同。即故障点两侧暂态零序电流相似程度低而非故障区段两侧暂态零序电流相似程度高,据此特征可以确定故障区段:

比较故障线路上各个相邻配电终端之间的暂态电流相似系数,可以确定故障区段。考虑到故障点下游配电终端可能因为暂态电流过小而不能启动,故障区段判决为:

a)    两侧暂态电流之间的相似系数最小且小于设定的门槛值,该区段为故障区段;

b)   所有区段两侧暂态电流相似系数均大于设定门槛,则最末一个配电终端下游区段为故障区段。

相似系数的预设门槛为经验值,一般可设在0.5~0.8之间

赫兹曼电力(HMPOWER)的小电流单相接地故障检测装置,是基于三相电流“相不对称”检测算法原理的馈线单相接地故障检测技术,实现10kV配网馈线单相接地故障的准确检测。

该技术在国内属于首创。

三相电流“相不对称”检测算法,只需要检测线路三相电流,实现了对微弱电流的单相接地故障检测。

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