基于暫態(tài)特征的諧振接地系統(tǒng)故障選線與測距方法.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市的建設(shè)，配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變得日益復(fù)雜，大量電纜線路的加入，使得對地電容電流急劇增加，因此為了有效熄弧，諧振接地系統(tǒng)在中低壓配電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。雖然系統(tǒng)中性點(diǎn)有消弧線圈對接地電流進(jìn)行補(bǔ)償，但是對于永久性故障，長時間運(yùn)行就容易將單相接地變成多相接地短路故障，同時弧光接地還會引起系統(tǒng)的過電壓，導(dǎo)致設(shè)備損壞，破壞系統(tǒng)的安全運(yùn)行，所以必須及時找到故障線路和故障地點(diǎn)并予以切除。消弧線圈的接入雖然提高了供電可靠性，但是由于線

2、圈的補(bǔ)償作用，發(fā)牛單相接地故障后故障電流微弱，故障穩(wěn)態(tài)特征不明顯，導(dǎo)致小電流接地故障檢測比較困難，傳統(tǒng)利用故障基波大小和方向進(jìn)行故障定位的方法將不能適用于諧振接地系統(tǒng)。
　　 本文針對配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)的故障選線與測距進(jìn)行研究?？紤]到消弧線圈補(bǔ)償?shù)氖腔?，而故障后電氣量中的暫態(tài)成分能夠包含豐富的故障信息，因此本文針對暫態(tài)特征進(jìn)行研究。首先在PSCAD/EMTDC中搭建了4饋線的35kV配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)仿真模型。仿真分析了諧振

3、接地系統(tǒng)在單相接地故障后充電暫態(tài)過程和放電暫態(tài)過程中的頻譜變化情況。
　　 其次，提出了一種基于零序暫態(tài)電壓與積分電荷變量曲線擬合的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法。本文通過理論分析得出非故障饋線上零序暫態(tài)電壓與積分電荷之間呈現(xiàn)直線相關(guān)關(guān)系，而故障饋線上的零序暫態(tài)電壓與積分電荷兩者呈現(xiàn)非規(guī)則的曲線關(guān)系?；诖耍诓煌收衔恢?、不同故障電阻、不同故障初相角等故障條件下，通過比較各條饋線上零序暫態(tài)電壓與積分電荷的二維圖像關(guān)系，驗(yàn)證了理論分析

4、的正確性。同時考慮減少人工干預(yù)，方便選線自動化實(shí)施，提出了一種基于電壓與積分電荷變量曲線擬合的諧振接地系統(tǒng)故障選線方法，該方法通過判定各條饋線上零序暫態(tài)電壓與積分電荷兩變量的直線擬合度和擬合后的斜率系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于判據(jù)暫態(tài)電壓-暫態(tài)積分電荷關(guān)系選線的數(shù)學(xué)量化。仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性，尤其在高阻、高噪、電弧等故障條件下該方法仍能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的故障選線。
　　 最后，在準(zhǔn)確故障選線的基礎(chǔ)上，提出了一種基于充電暫態(tài)和放電暫態(tài)特征相

5、結(jié)合的諧振接地系統(tǒng)故障測距方法。本文從配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)的故障充電暫態(tài)過程和放電暫態(tài)過程中的頻譜變化情況出發(fā)，從理論上分析了充放電暫態(tài)頻率形成的物理過程。考慮到配電網(wǎng)饋線眾多，放電暫態(tài)過程中的行波折反射較多，放電特征頻率不易識別，提出了一種基于充放電暫態(tài)特征相結(jié)合的故障測距方法。該方法首先采用小波濾波器提取充電頻率暫態(tài)信號，其次通過初步計算故障距離估計放電過程中的特征路徑頻率范圍，最后通過特征路徑頻率與故障距離的對應(yīng)關(guān)系得到更為準(zhǔn)確的測

6、距結(jié)果。本文通過不同故障條件下的單相接地故障測試了該方法測距的準(zhǔn)確性。通過充電和放電暫態(tài)的結(jié)合能夠有效的識別放電頻帶下的故障路徑特征頻率，降低充電暫態(tài)下故障測距方法對故障電阻、故障距離對測距準(zhǔn)確度的影響。
　　 本文旨在解決配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)單相接地故障的選線與測距問題。通過深入挖掘諧振接地系統(tǒng)的故障暫態(tài)特征，反映故障饋線與健全饋線的暫態(tài)特征差異，揭示和建立暫態(tài)特征與饋線故障位置的內(nèi)在物理聯(lián)系和數(shù)學(xué)關(guān)系，有望進(jìn)一步形成一套基于暫