中壓配電網(wǎng)零序故障分析及診斷方法

周達(dá)玲

國(guó)網(wǎng)福建晉江市供電有限公司

中壓配電網(wǎng)零序故障分析及診斷方法

周達(dá)玲

國(guó)網(wǎng)福建晉江市供電有限公司

零序故障在中壓配網(wǎng)中作為一種較為常見(jiàn)的故障，對(duì)供電配網(wǎng)有著很重要的影響，為了增強(qiáng)中壓配網(wǎng)供電的有效性和可靠性，提高電力的配送質(zhì)量，減少事故和經(jīng)濟(jì)損失的發(fā)生，針對(duì)中壓配電網(wǎng)零序故障，供電單位要給予關(guān)注和重視。本文基于零序故障的分析，對(duì)智能型零序故障錄波與診斷裝置進(jìn)行了相關(guān)的分析，同時(shí)說(shuō)明對(duì)零序故障診斷方法，以此來(lái)有效的降低工作人員的工作強(qiáng)度，保證供電的質(zhì)量。

中壓配電網(wǎng)；零故障；診斷分析

供電網(wǎng)的中高壓變電站通常作為供電的樞紐點(diǎn)，它能否安全可靠的工作在很大程度上影響著電網(wǎng)整體的的有效運(yùn)行。針對(duì)供電安全性，怎樣減少配電網(wǎng)故障的發(fā)生，當(dāng)故障或異常運(yùn)行出現(xiàn)時(shí)，能否快速、精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)事故產(chǎn)生原因，降低故障排查時(shí)間，確保供電的安全性已作為配電網(wǎng)工作的重中之重。

一、中壓配網(wǎng)零故障的分析

在中壓電網(wǎng)(即6-35kV之間)中，通常有兩大類的故障劃分：第一類故障就是中性點(diǎn)電壓升高，而第二類的故障就是相間電壓異常(例，相間短路)。

(一)中性點(diǎn)不接地故障分析

在中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)出現(xiàn)單相接地的問(wèn)題時(shí)，電壓的情況將會(huì)產(chǎn)生較為顯著的變化。在參考資料中的部分接線圖體現(xiàn)的是C相出現(xiàn)金屬性接地時(shí)的狀況，當(dāng)發(fā)生接地后的故障點(diǎn)C相的電壓變?yōu)榱?，就是Udc為 0。此時(shí)，依照故障相的條件，能夠得出以下的電壓方程式，即：

UO+UC=Udc為0。這個(gè)方程式中UO作為中性點(diǎn)對(duì)地電壓，而UC是C相電源電壓。所以有UO= -UC。這個(gè)方程式說(shuō)明，在C相產(chǎn)生單相接地的情況時(shí)，中性點(diǎn)的對(duì)地電壓就不會(huì)為零了，相反會(huì)成為-UC，所以對(duì)應(yīng)A、B相的對(duì)地電壓方程式為：

UdA=UO+UA=-UC+UA=√3 UCe-j150

UdB=UO+UB=-UC+UB=√3 UCej150

由相關(guān)相量關(guān)系可知，UdA與UdB之間的夾角轉(zhuǎn)變成60度。具體而言，三個(gè)線電壓依然維持著原有對(duì)稱和大小。然而，由這組方程式能夠得知，二個(gè)非故障相即A與B的對(duì)地電壓卻提升√3倍。因?yàn)榫€電壓依然維持恒定，所以對(duì)于電力用戶的持續(xù)工作幾乎不會(huì)有太大影響。此外，雖然電壓相對(duì)地提升了√3倍，然而對(duì)于電力網(wǎng)和其他的電氣設(shè)施裝置也沒(méi)有太大的威脅，由于在中性點(diǎn)不接地的配電網(wǎng)情況下，所有設(shè)備裝置的絕緣體是根據(jù)線電壓進(jìn)行設(shè)計(jì)的。然而，因?yàn)锳與B電壓相對(duì)地提升了√3倍，所以此對(duì)地的電容電流隨之會(huì)提升√3倍[1]。

因?yàn)镃相產(chǎn)生接地，它的對(duì)地電容被短接，因此C的對(duì)地電容電流會(huì)成為零。因此當(dāng)通過(guò)C相接地點(diǎn)進(jìn)入地中的電容電流(也就是接地電流)已不為零，為：

假設(shè)線路的每相對(duì)地電容都是相等，為CA=CB=CC=C。那么兩個(gè)全相的電容電流各自為：

ICA = UdA-jXc=j√3ωCUce-j150=√3ωCUce-j60

ICB = UdB-jXc=j√3ωCUcej150=√3ωCUce-j120

把ICA與ICB的值代入方程，能夠得出：

IC= -(ICA+ICB)=√3ωCUce(-j60+e-j120)= j3ωCUc。

它的絕對(duì)值是：IC= 3ωCUΥ。此式子中的UΥ是裝置相電壓；而ω是角頻率；C是相對(duì)地電容。

由上式可知，在中性點(diǎn)出現(xiàn)不接地，單相接地電流IC與正常情況下的3倍相對(duì)地電容電流是一致的。

(二)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地故障分析

配電系統(tǒng)對(duì)電容電流的限制措施，通常利用消弧線圈補(bǔ)償法，使用消弧線圈的感性電流來(lái)對(duì)接地電容電流進(jìn)行補(bǔ)償。在消弧線圈接地的配電系統(tǒng)中，盡管工頻電容電流已由消弧線圈的感性電流進(jìn)行了補(bǔ)償，然而對(duì)于5次諧波而言，消弧線圈的五次諧波感性電流，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于5次諧波的接地電容電流，所以針對(duì)5次諧波而言，幾乎不會(huì)將消弧線圈的影響作考慮。

二、零故障診斷方法分析

(一)裝置診斷的基本方法

零故障錄波與診斷裝置，通常利用控制屏、中央控制器、零電流的互感器和數(shù)據(jù)的分析工作站，同時(shí)有效的引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將系統(tǒng)的全部信息集成網(wǎng)絡(luò)，信息的存儲(chǔ)反映在神經(jīng)單元彼此的連接權(quán)上，應(yīng)用配電系統(tǒng)的主動(dòng)適應(yīng)與自學(xué)能力將會(huì)促進(jìn)故障診斷裝置擁有很強(qiáng)適應(yīng)性。所以當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)，基于信息不同調(diào)度端能夠根據(jù)反饋的信息的時(shí)間差，把故障信息進(jìn)行3級(jí)劃分：第一級(jí)為開(kāi)關(guān)動(dòng)作的信息；第二級(jí)為保護(hù)動(dòng)作的信息；第三級(jí)為故障錄波信息。工作人員可使用開(kāi)關(guān)及其保護(hù)動(dòng)作信息有效的進(jìn)行故障診斷，使用故障錄波信息能夠?qū)︿洸ㄟM(jìn)行詳細(xì)的分析同時(shí)對(duì)保護(hù)動(dòng)作做出相關(guān)的評(píng)判。按照保護(hù)動(dòng)作產(chǎn)生的數(shù)據(jù)結(jié)果能有效的進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作信息誤動(dòng)、拒動(dòng)的修正，以更加精確的進(jìn)行故障的診斷[2]。

(二)具體診斷方法

1.全信息故障辨識(shí)診斷

將每個(gè)零序信號(hào)進(jìn)行詳細(xì)的一致性比對(duì)，從而來(lái)確定故障是不是PT、CT類故障，之后利用信號(hào)發(fā)展過(guò)程的搜索功能，把將障的整個(gè)過(guò)程，準(zhǔn)確的分解為由單一的電網(wǎng)參數(shù)數(shù)據(jù)突變?cè)斐傻淖舆^(guò)程，再對(duì)這個(gè)過(guò)程做頻域分析，分析評(píng)判故障的所屬類型，再對(duì)全子過(guò)程作全時(shí)域、全頻域的搜索，繼而獲知最強(qiáng)特征的區(qū)域，在所在區(qū)域做電流流向試驗(yàn)分析，以此來(lái)準(zhǔn)確的判斷故障出現(xiàn)的區(qū)域。

2.全過(guò)程實(shí)時(shí)錄波診斷。

(1)零序故障數(shù)據(jù)特征采樣記錄。對(duì)全部的零序信號(hào)做詳細(xì)的實(shí)時(shí)采樣，而且要必須將信號(hào)最近的1500周期全部采樣的數(shù)據(jù)做仔細(xì)保存。同時(shí)對(duì)各個(gè)采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)做實(shí)時(shí)計(jì)算分析，如果有暫態(tài)產(chǎn)生，那么就必須將該暫態(tài)的整個(gè)過(guò)程的波形完整截取下來(lái)，做詳細(xì)的在線分析，而且把此次的錄波數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到硬盤中。

(3)對(duì)消弧線圈動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析計(jì)算。針對(duì)不同種類的消弧線圈搭建對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，利用數(shù)學(xué)模型收集的錄波數(shù)據(jù)及其消弧線圈動(dòng)態(tài)特性的相關(guān)數(shù)據(jù)指標(biāo)，繼而準(zhǔn)確分析計(jì)算消弧線圈動(dòng)態(tài)特性。

(4)按照錄波數(shù)據(jù)及其現(xiàn)場(chǎng)情況診斷故障。仔細(xì)討論錄波數(shù)據(jù)及其故障原因之間的關(guān)聯(lián)性，要按照不同的故障起因搭建仿真模擬的數(shù)據(jù)模型，再對(duì)仿真錄波所得的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)錄波數(shù)據(jù)做對(duì)照計(jì)算，從而獲知錄波數(shù)據(jù)與故障原因之間的關(guān)聯(lián)性。根據(jù)故障產(chǎn)生的原因仔細(xì)劃分故障的類別，再對(duì)不同故障類別發(fā)生的頻次做數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，分析與電網(wǎng)工作的環(huán)境的關(guān)聯(lián)。

結(jié)語(yǔ)

根據(jù)各個(gè)大城市的不同但有代表性的供電方式，同時(shí)依據(jù)實(shí)際情況，本文所分析的相關(guān)診斷方法是非常有效的，供電安全性有充分提高，獲得了較好的效果。零故障診斷裝置與技術(shù)能夠有效判斷故障類型和發(fā)生區(qū)域，從而很好的防止了配電事故的發(fā)生，確保了供電質(zhì)量。

[1] 史永.城市中壓配電網(wǎng)高可靠性供電模式與應(yīng)用[J]電力設(shè)備，2014(4)：83-83.

[2] 張永文.低壓配電網(wǎng)中斷零、缺相故障及其保護(hù)整體解決方案[J]電器與能效管理技術(shù)，2017(1)：68-72.

[3] 徐小明.影響中壓配電網(wǎng)供電可靠性的因素分析[J]農(nóng)村電工，2011(5)：29-30.