小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線技術(shù)應(yīng)用

李　軍

摘要:為了及時確定故障線路,在小電流接地單相接地故障中采用正確合適的選線技術(shù)對配電網(wǎng)的安全運行具有十分重要的意義。當前國內(nèi)選線裝置存在一些問題,很難滿足實際工作的需要。文章對主要選線技術(shù)的應(yīng)用進行了研究,為提高選線的準確率提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞:小電流接地系統(tǒng);單相接地;選線技術(shù)

中圖分類號:TM2文獻標識碼:A文章編號:1006-8937(2009)10-0069-01

目前,我國小電流接地系統(tǒng)主要用于3～66kV配電網(wǎng)絡(luò)。然而,小電流接地系統(tǒng)在實際運行中容易受到單相接地故障的困擾。發(fā)生小電流接地系統(tǒng)故障時,故障線路對地電容電流值非常小,產(chǎn)生的小電流疊加在更大的數(shù)值的負荷電流之上,很難對其進行準確地檢測,再加上配電網(wǎng)絡(luò)呈復(fù)雜的拓撲結(jié)構(gòu)造成小電流接地系統(tǒng)選線比較困難。傳統(tǒng)的選線方法是由工作人員依次拉閘,從而確定具體的故障線路。然而,這種方法存在很大的局限性:有時尋找故障將花費很長的時間;而且人工選線時斷路器的斷開和閉合操作會影響到配電網(wǎng)絡(luò)的運行安全。因此,快速準確的選定故障線路,將有助于提高電氣設(shè)備的使用壽命和配電網(wǎng)絡(luò)的供電可靠性,大大減少停電維修的時間,關(guān)系到電力供應(yīng)部門和用戶的切身經(jīng)濟利益。

1當前小電流接地系統(tǒng)故障選線裝置中存在的問題

①故障特征單一。裝置利用故障的某一方面特征作為選線依據(jù),當故障特征的并不明顯時選線裝置就會出現(xiàn)錯誤的判斷。雖然有些裝置綜合采用了多種選線方法,但是其基本原理是幾個選線方法的簡單疊加,在遇到情況復(fù)雜的問題時就無能為力了。

②消弧線圈削弱了故障信號。在中性點接地經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中,當單相接地故障發(fā)生時,消弧線圈的補償將會削弱故障信號,使選線裝置無法得出準確的判斷。

③信號處理范圍有限。許多選線裝置一般只能處理20～1000 mA的二次信號,如果超過這個限定范圍,該裝置將無法正確選線。

④注入信號的用處不大。有些選線選置通過向系統(tǒng)注入弱信號方法實現(xiàn)目的,但這種方法實際上用處不大。

2主要選線技術(shù)的應(yīng)用

2.1中性點接地系統(tǒng)選線技術(shù)

非故障線路三相電流等于本線路的接地電容電流;故障線路三相電流等于所有非故障線路的三相電流之和。中性點接地系統(tǒng)采用零序電流基波群體比幅比相法技術(shù)進行選線是可行的。首先,比較各條線路的零序電流值,選擇其中較大的幅值的線路作為候選線路;其次,在比較各線路的相位,如果某線路與其他線路有差異那么它就是故障線路;如果所有線路的零序電流是一致的,則可以確定是母線發(fā)生了故障。使用這個技術(shù)應(yīng)注意,線路的長度不能有明顯的差異,出線數(shù)量也不能太小。

2.2中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)選線技術(shù)

中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中,從母線流向線路與非故障線路方向零序電流的方向是一致的,不能單單通過判斷電流的方向來確定具體的故障線路。此外,由于過補償度一般只有5%～10%,剩余電流值相對較小,故障線路零序電流幅值比中性點不接地的情況大大減少,有的時候甚至少于非故障線路的零序電流,這就使得在工作中很難根據(jù)零序電流幅值確定故障線路。通常在這種情況下,采用5次諧波選線方法進行選線。因為消弧線圈對5諧波分量呈現(xiàn)的阻抗較基波分量時增大5倍,而線路容抗則相應(yīng)地減少5倍,消弧線圈是遠不能補償5次諧波產(chǎn)生的電容電流。通過檢測5次諧波零序電流與電容電流即可快速確定發(fā)生故障的線路。

2.3基于小波分析的選線方法

小波分析可以進行精確的信號分析,特別是對暫態(tài)突變信號和弱信號的變化更敏感,能夠可靠地提取故障特征。小波變換模極大值理論告訴我們:故障將導(dǎo)致信號與噪聲異常,小波變換模極大值點與采樣數(shù)據(jù)的異常點相對應(yīng),并隨著噪聲的模極大值的增加而衰減的。所以,適當?shù)某叨确纸夂?可以忽略噪音的影響而得到更好的暫態(tài)短路信號。小波變換將信號轉(zhuǎn)換成不同尺度和位置的小波之和,并利用適當?shù)男〔ê托〔阈螂娏鞯臅簯B(tài)特征分量進行小波變換后,容易看到故障路線暫態(tài)零序電流特征分量的幅值是高于非故障線路的,其特征分量的相組成也是非故障線路相反。這就可以利用暫態(tài)信號作為故障線路的選擇標準。然而,在實際工作中,電力系統(tǒng)運行復(fù)雜性和不斷變化的情況,可能出現(xiàn)暫態(tài)分量小于穩(wěn)態(tài)分量的情況。這時應(yīng)當對母線零序電壓和各條出線零序電流輪提取基波的小波系數(shù),然后類似地構(gòu)造選線標準。

總之,選線技術(shù)在小電流接地系統(tǒng)故障維修中應(yīng)用十分廣泛,并且對配電網(wǎng)絡(luò)的可靠運行具有十分重要的意義。電力工程技術(shù)人員必須在實際工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗,采用合適的選線方法,努力提高選線的準確性。

參考文獻:

[1] 彭玉華.小波變換與工程應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2000.

[2] 薛永端,馮祖仁.基于暫態(tài)零序電流比較的小電流接地選線研究[J].電力系統(tǒng)自動化,2003,(27).