小电流接地系统单相接地故障选线技术应用

李　军

摘要:为了及时确定故障线路,在小电流接地单相接地故障中采用正确合适的选线技术对配电网的安全运行具有十分重要的意义。当前国内选线装置存在一些问题,很难满足实际工作的需要。文章对主要选线技术的应用进行了研究,为提高选线的准确率提供了依据。

关键词:小电流接地系统;单相接地;选线技术

中图分类号:TM2文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)10-0069-01

目前,我国小电流接地系统主要用于3～66kV配电网络。然而,小电流接地系统在实际运行中容易受到单相接地故障的困扰。发生小电流接地系统故障时,故障线路对地电容电流值非常小,产生的小电流叠加在更大的数值的负荷电流之上,很难对其进行准确地检测,再加上配电网络呈复杂的拓扑结构造成小电流接地系统选线比较困难。传统的选线方法是由工作人员依次拉闸,从而确定具体的故障线路。然而,这种方法存在很大的局限性:有时寻找故障将花费很长的时间;而且人工选线时断路器的断开和闭合操作会影响到配电网络的运行安全。因此,快速准确的选定故障线路,将有助于提高电气设备的使用寿命和配电网络的供电可靠性,大大减少停电维修的时间,关系到电力供应部门和用户的切身经济利益。

1当前小电流接地系统故障选线装置中存在的问题

①故障特征单一。装置利用故障的某一方面特征作为选线依据,当故障特征的并不明显时选线装置就会出现错误的判断。虽然有些装置综合采用了多种选线方法,但是其基本原理是几个选线方法的简单叠加,在遇到情况复杂的问题时就无能为力了。

②消弧线圈削弱了故障信号。在中性点接地经消弧线圈接地系统中,当单相接地故障发生时,消弧线圈的补偿将会削弱故障信号,使选线装置无法得出准确的判断。

③信号处理范围有限。许多选线装置一般只能处理20～1000 mA的二次信号,如果超过这个限定范围,该装置将无法正确选线。

④注入信号的用处不大。有些选线选置通过向系统注入弱信号方法实现目的,但这种方法实际上用处不大。

2主要选线技术的应用

2.1中性点接地系统选线技术

非故障线路三相电流等于本线路的接地电容电流;故障线路三相电流等于所有非故障线路的三相电流之和。中性点接地系统采用零序电流基波群体比幅比相法技术进行选线是可行的。首先,比较各条线路的零序电流值,选择其中较大的幅值的线路作为候选线路;其次,在比较各线路的相位,如果某线路与其他线路有差异那么它就是故障线路;如果所有线路的零序电流是一致的,则可以确定是母线发生了故障。使用这个技术应注意,线路的长度不能有明显的差异,出线数量也不能太小。

2.2中性点经消弧线圈接地系统选线技术

中性点经消弧线圈接地系统中,从母线流向线路与非故障线路方向零序电流的方向是一致的,不能单单通过判断电流的方向来确定具体的故障线路。此外,由于过补偿度一般只有5%～10%,剩余电流值相对较小,故障线路零序电流幅值比中性点不接地的情况大大减少,有的时候甚至少于非故障线路的零序电流,这就使得在工作中很难根据零序电流幅值确定故障线路。通常在这种情况下,采用5次谐波选线方法进行选线。因为消弧线圈对5谐波分量呈现的阻抗较基波分量时增大5倍,而线路容抗则相应地减少5倍,消弧线圈是远不能补偿5次谐波产生的电容电流。通过检测5次谐波零序电流与电容电流即可快速确定发生故障的线路。

2.3基于小波分析的选线方法

小波分析可以进行精确的信号分析,特别是对暂态突变信号和弱信号的变化更敏感,能够可靠地提取故障特征。小波变换模极大值理论告诉我们:故障将导致信号与噪声异常,小波变换模极大值点与采样数据的异常点相对应,并随着噪声的模极大值的增加而衰减的。所以,适当的尺度分解后,可以忽略噪音的影响而得到更好的暂态短路信号。小波变换将信号转换成不同尺度和位置的小波之和,并利用适当的小波和小波零序电流的暂态特征分量进行小波变换后,容易看到故障路线暂态零序电流特征分量的幅值是高于非故障线路的,其特征分量的相组成也是非故障线路相反。这就可以利用暂态信号作为故障线路的选择标准。然而,在实际工作中,电力系统运行复杂性和不断变化的情况,可能出现暂态分量小于稳态分量的情况。这时应当对母线零序电压和各条出线零序电流轮提取基波的小波系数,然后类似地构造选线标准。

总之,选线技术在小电流接地系统故障维修中应用十分广泛,并且对配电网络的可靠运行具有十分重要的意义。电力工程技术人员必须在实际工作中不断总结经验,采用合适的选线方法,努力提高选线的准确性。

参考文献:

[1] 彭玉华.小波变换与工程应用[M].北京:科学出版社,2000.

[2] 薛永端,冯祖仁.基于暂态零序电流比较的小电流接地选线研究[J].电力系统自动化,2003,(27).