配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)故障選線方法

孫慶斌

摘 要：配電網(wǎng)中性點的接地方式有很多種，主要包括中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)、中性點經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)、中性點直接接地系統(tǒng)、中性點經(jīng)高阻接地系統(tǒng)和中性點不接地系統(tǒng)，而不同的接地方式對故障監(jiān)測裝置、過電壓保護條件、設(shè)備的絕緣水平、接地裝置等要求不一。因此對配網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，按照系統(tǒng)是否需要故障監(jiān)測裝置，將中性點接地方式分為大電流接地方式和小電流接地方式。大電流接地方式具體包括兩種接地方式：中性點直接接地和中性點經(jīng)小電阻接地;小電流接地方式具體包括三種接地方式：中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地、中性點經(jīng)高阻接地。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng);諧振接地系統(tǒng);故障選線方法

引言

我國中壓配電網(wǎng)多采用小電流接地系統(tǒng)，主要有中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地兩種接地方式。其中諧振接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，消弧線圈的補償作用使得故障電流微弱、零序電流方向不定。此外，受線路的結(jié)構(gòu)參數(shù)、互感器飽和現(xiàn)象、電弧不穩(wěn)定性等因素的影響，信號的檢測和選線很困難。

1配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)故障概述

諧振接地系統(tǒng)經(jīng)消弧線圈接地方式因具有易熄滅電弧和減小過電壓危害等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于3～60kV的中壓配電網(wǎng)中，然而由于消弧線圈的補償作用，導(dǎo)致故障電流微弱，零序電流方向不定和出現(xiàn)“虛幻接地”或“換相”的現(xiàn)象，這都使得諧振接地系統(tǒng)故障選線問題未能得到根本性解決，制約了配電網(wǎng)安全可靠供電運行。目前，主要是利用故障信號暫態(tài)量實現(xiàn)故障選線，以零序電流的能量，電壓或電流幅值，極性和突變量為依據(jù)篩選故障線路。以“能量最大”為標(biāo)準(zhǔn)確定零序電流的特征頻帶，提出相對能量法實現(xiàn)故障選線;通過比較相鄰監(jiān)測點故障電流的極性判別故障線路;根據(jù)故障時相電壓和相電流突變量之間的關(guān)系，提出一種故障定位方法。上述方法會受到故障電流微弱，方向不定和換相影響出現(xiàn)選線失誤，同時僅利用故障電流某一方面的特征構(gòu)造選線依據(jù)具有片面性，當(dāng)該故障特征不明顯時，易出現(xiàn)誤判。

2配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)故障選線方法

2.1故障特征獲取方法

基于現(xiàn)有配電網(wǎng)和未來泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的先進傳感技術(shù)，從故障發(fā)生后的信息傳感環(huán)節(jié)出發(fā)，利用高精度的光耦PT、電子互感器、羅氏線圈等新型、微納傳感等新型傳感技術(shù)降低傳輸誤差，將一次側(cè)微弱的故障信息有效地傳遞至二次側(cè)進行處理，尤其是高阻接地故障時特征信號的有效獲取和采集;同時利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、D-S證據(jù)理論、模糊理論、粗糙集理論等先進的數(shù)字信號處理方法對高頻信號中暫態(tài)信息進行有效挖掘與傳遞，并且捕捉健全線路和故障線路電氣特征的差異，進而構(gòu)造有效的故障選線方法。

2.2全過程全頻段多源信息融合的故障選線方法

現(xiàn)有的多數(shù)暫態(tài)法是依據(jù)局部頻段的故障信息進行選線，而穩(wěn)態(tài)法主要利用工頻以下和少量的5次、7次諧波信號進行選線。在實現(xiàn)過程中利用濾波器濾除不用的信息，僅僅利用了故障時的部分頻帶或工頻等局部信息來進行選線，可能會降低故障選線的可靠性。此外，現(xiàn)有故障信息更多基于故障線路自身或連接母線的近端信息，相鄰的站域或遠(yuǎn)端信息也是故障信息的重要來源。綜合利用故障后暫態(tài)過程至穩(wěn)態(tài)全過程的故障信息，即故障全過程全頻帶信息的融合互補，近端信息和遠(yuǎn)側(cè)信息共享，不僅能夠全面的反映健全線路與故障線路的特征差異，更有助于提高故障選線的準(zhǔn)確度，同時還能降低濾波器的設(shè)計要求，從本質(zhì)上解決現(xiàn)有方法所帶來的不足。

2.3適應(yīng)復(fù)雜場景的綜合故障選線判據(jù)冗余方案

隨著大量的分布式電源、隨機性用電負(fù)荷（充電樁、儲能裝置）以及非線性電力電子器件等的接入，配電網(wǎng)的運行方式呈現(xiàn)出更加多樣化、復(fù)雜化的特點，其故障特征較傳統(tǒng)配電網(wǎng)已有較大差別，采用單一的故障選線判據(jù)構(gòu)成的選線方案難以適應(yīng)復(fù)雜的故障工況。因此，有必要探究適應(yīng)現(xiàn)代配電網(wǎng)故障選線的新方法，即構(gòu)造多種判據(jù)相結(jié)合的故障選線方案以克服依據(jù)單一的故障判據(jù)進行故障選線方案的不足，充分實現(xiàn)多個判據(jù)優(yōu)勢互補的綜合選線方案，最大程度上提高故障選線的可靠性。與此同時，結(jié)合中壓配電網(wǎng)永久故障就地隔離處理的要求，有必要深入研究單相接地故障時永久性故障識別的方法，進一步提升配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)故障處理的主動性和自愈能力。

2.4殘流增量法

殘流增量法是通過串并聯(lián)電阻或改變消弧線圈補償度，增強故障線路與健全線路的零序分量的故障特征差異，通過比較各線路中零序電流變化量的特征實現(xiàn)故障選線。提出智能接地配電系統(tǒng)的概念，綜合消弧柜熄弧與中性點投入中電阻進行故障選線的優(yōu)點，既能可靠熄弧又解決了單相接地選線難的問題。采用中電阻與消弧線圈并聯(lián)的方式來增大故障點上游的零序電流進行故障選線。對故障各線路零序電流隨過補償度動態(tài)調(diào)節(jié)變化的特性進行了詳細(xì)分析，為殘流增量法的改進提供理論基礎(chǔ)。利用故障相接地實現(xiàn)可靠熄弧，結(jié)合故障相接地前后和故障相接地斷開前后系統(tǒng)零序電壓和各點零序電流的變化特征，進行故障選線。

結(jié)語

本文對配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)單相接地故障選線近年來的相關(guān)研究工作進行了總結(jié)與歸納，現(xiàn)有大量的研究工作對諧振接地系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)，但未來有必要進一步探究現(xiàn)代配電網(wǎng)在單相接地故障中暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)全過程的更加全面的故障特征，同時需要將成熟的現(xiàn)代數(shù)字信號處理手段融入到故障特征提取技術(shù)中，構(gòu)造多種信息融合的故障判據(jù)選線方案，助力于現(xiàn)代配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)以提高故障選線的性能。

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