配网自动化系统小电流接地故障暂态定位技术研究

配网自动化系统小电流接地故障暂态定位技术研究

李站

广州南方电力集团科技发展有限公司510245

摘要:随着国民经济水平的不断提高和电力行业的快速发展,电力资源的需求量也在不断的增加,电力安全问题逐渐引起社会各界的广泛关注。本文从配网自动化系统小电流接地故障的暂态过程以及配网自动化系统小电流接地故障暂态电流的分布两个方面入手,对配网自动化系统小电流接地故障暂态的特征进行分析,同时对配网自动化系统中小电流接地故障暂态定位技术的应用展开论述。

关键词:配网自动化系统;小电流接地故障;故障定位

前言:近年来,随着社会经济的飞速发展,电力行业的规模也在不断的扩大,依赖于主站的集中式小电流接地故障逐渐成为配网自动化系统中的常见问题之一。为了有效应对配网自动化系统小电流接地故障的问题,故障定位技术得到了广发的应用。但是由于集中式小电流接地故障定位的方式较多、参与形式与环境复杂以及不同厂家之间的产品配合困难,在很大程度上为故障定位技术的应用增加难度。

一、配网自动化系统小电流接地故障暂态的特征

(一)配网自动化系统小电流接地故障的暂态过程

配网自动化系统中小电流接地故障暂态主要是由系统等效电感以及电容之间的谐振所产生。在故障定位技术的实际应用过程中,其重点的研究内容应该偏向于小电流接地故障点两侧暂态特征的差异这一方面。与此同时,为了进一步简化故障定位技术的应用程序,提高故障定位技术的应用效率,可以结合故障暂态的谐振频率、幅值以及工频信号所受到的影响,对小电流故障暂态在配网自动化系统中的电流分布规律展开分析

(二)配网自动化系统小电流接地故障暂态电流的分布

配网自动化系统中大多具有多条出线,小电流接地故障位置的上游方向线路总长度比故障点下游方向的长度要长,且线路电感与对地分布电容也比下游方向线路的要大。这种情况下,配网自动化系统中小电流接地故障上游方向暂态过程的谐振频率会相对较低,与下游方向较高的谐振频率之间存在较大的差值,其相似性也相对较低。因此,为了进一步提高对线路中小电流接地故障点下游方向检测的效率,应该充分掌握故障点下游方向电容电流的分布状态。在实际的故障定位过程中,对于健全线路以及故障点下游方向的检测,其故障电流主要是检测点下游区段中的电容电流,其幅值相对较小,且其方向主要是由母线路向线路流动。而故障点与母线两者之间的检测点,其故障电流则主要是检测点上游区段中的电容电流分布之和,其幅值相对较大,方向主要是由线路向着母线流动[1]。

二、配网自动化系统小电流接地故障暂态的定位技术

(一)配网自动化系统小电流接地故障暂态的定位方法

配网自动化系统中小电流接地故障暂态的定位方法有很多种,总体上可以被分为主动式定位方法与被动式定位方法两大类,本文选择主动定位方法中的信号注入定位方法、中电阻定位方法以及被动定位方法中的阻抗定位方法三种,对其展开详细的讨论:第一,信号注入定位方法。信号注入法主要是在小电流出现接地故障时,借助信号注入装置,使其可以通过母线PT向配网自动化系统主动注入特定频率的电流信号;第二,中电阻定位方法。在配网自动化系统小电流接地故障暂态定位技术中,中电阻定位方法作为中电阻选线方法的进一步延伸,主要是通过在故障产生时向系统内部投入中值电阻的方式,使得系统产生一个附加的工频故障电流,利用对该故障电流的检测来判断故障位置;第三,阻抗定位方法。阻抗定位方法主要通过对故障回路中阻抗值的计算,来对故障点与测量点之间的距离进行明确,属于一种测距方法,并且这种方法具有投资少以及原理简单等特征。

(二)配网自动化系统小电流接地故障暂态定位技术的选择

在配网自动化系统中,小电流接地故障定位技术大多采用暂态信号的定位方式来实现,这类定位技术与其他定位方法相比,具有更高的稳定性和可靠性,在实际的应用中还需要严格按照以下顺序对其定位方法进行选定:第一,在线路开关设置有零序电压互感器的时候,FTU可以自动获取零序电压信号,因此可以选用具有较高安全性的暂态无功率方向定位法;第二,如果FTU无法自动获取零序电压信号,但是可以获取线电压信号时,可以选择基于暂态电压与零模电流的定位方法;第三,如果FTU无法获取零序电压信号以及线电压信号,只能获取单一的零模电流信号时,可以选用暂态零模电流波形相似定位方法;第四,在FTU无法正常获取信号的情况下,可以选用稳态信号的区段零序导纳法[2]。

(三)配网自动化系统小电流接地故障暂态电流定位的主要流程

配网自动化系统小电流接地故障暂态电流定位的主要流程如下,第一,在发现系统内部出现小电流接地故障时,选线系统会结合零序电压的实际变化自动启动,并通过自动故障选线的方式,将带有时间标识的故障线路信息以及工频电压等一系列信息向主站进行传输和上报;第二,FTU会依据小电流接地故障发生时零模电流的变化量而自动启动,同时将带有时间标识的故障暂态零模电流录波数据等相关信息向着主站进行传输;第三,定位主站在接收到各个变电所自动选线系统以及FTU系统所传输的电流故障信息之后,会依据选线系统的电压信息来对是否存在小电流接地故障的信息进行确认;第四,定位主站确定信息之后,会根据实际的故障情况,采取相应的解决措施。

总结:综上所述,小电流接地故障暂态定位技术的应用,对于配网自动化系统中的故障定位、故障隔离以及供电恢复发挥着重要的作用。为了可以充分发挥出小电流接地故障暂态定位技术的实际作用,可以从小电流接地故障暂态定位方法的选用以及定位的主要流程几个方面进行综合考虑。只有高度重视每一个应用环节的细节情况,才能在提高故障定位技术应用效率的基础上,促进我国电力行业的持续稳定发展。

参考文献:

[1]宋伊宁,李天友,薛永端.基于配网自动化系统的分布式小电流接地故障定位方法[J].电力自动化设备,2018,38(04):102-109.

[2]薛永端,张海台,李成刚,徐丙垠.小电流接地故障暂态选线与定位技术[J].供用电,2015,32(04):32-37+45.

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