PDF《中性点不接地系统单相接地故障定位方法》

Cm0Σ和Cn0Σ分别为故障点上游等效对地分 布电容和故障点下游等效对地分布电容.

2 单相接地故障定位方法 图3为某10 kV配电线路拓扑结构图,该条线 路有两条分支线路ADE和BF,在整条线路中装设 A、B、C、D、E和F6个相位监测点,整条线路被 分割为6条线段,分别为OA、AB、BC、AD、DE 和BF.为了使线路故障定位方法易于实现,文中 作了如下定义: 1)若监测点零序电流相位滞后零序电压相位 90°,监测点输出高电位1. 2)若监测点零序电流相位超前零序电压相位 90°,监测点输出低电位0. 各线段两侧的监测点输出电位通过异或门逻 辑电路对故障线段进行定位如图4所示.两侧监测 点电位相一致时,逻辑电路输出低电位0,则该条 为非故障线段;

两侧监测点电位不一致时,逻辑 电路输出高电位1,则该条线段为故障线段.

3 ATP仿真验证 为了验证本定位方法可行性,在ATP中搭建仿 真模型,系统仿真模型如图5所示.图5中配电线 路为某郊区变电站10 kV出线,变电站配出线路全 部为架空线路,系统电容电流小于10 A,系统接地 方式采用中性点不接地系统,配出线路全部采用 LGJ-240绝缘导线.仿真时在线路不同线段上设 置六个单相接地故障点,为了能真实反映线路故 障,仿真时线段的零序分布电容都等效到线段的 两个端点上.这条配电线路主干及分支末端装设 有低电压无功补偿装置.仿真计算过程中采用快 速傅里叶变换算法. 在线路OA、AB、BC、BF、AD和DE段分别 设置F

1、F

2、F

3、F

4、F5和F66处单相接地故障,在 线路上装设了6个监测点(见图5).仿真时设置 故障点F

1、F2为金属性接地故障;

F3故障点过渡电 阻为5 Ω;

F4故障点过渡电阻为10 Ω;

F5故障过渡 电阻为15 Ω;

F6故障过渡电阻为20 Ω.在故障点F5 和F6过渡电阻分别为15 Ω和20 Ω时,以及零序电 图3

10 kV辐射状线路图 O A B Fault C E D F 站母图4 故障定位逻辑图 A B

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0 A B B C F &

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C … … … … F ≥1 ≥1 ≥1 图5 仿真验证图 O A B F2 F3 F1 F4 F5 F6 C E D F 变电站母线34 | ・工业工程・2018年第37卷第15期 电气安全 | Electric Safety 压采用母线侧电压互感器开口三角形电压的情况 下,零序电压和零序电流之间的相位差与90°的误 差都在10°范围以内,发生故障时各线段定位结果 如下表所示. 表 在线路不同地点故障时定位结果 故障点 OA AB BC BF AD DE F1

1 0

0 0

0 0 F2

0 1

0 0

0 0 F3

0 0

1 0

0 0 F4

0 0

0 1

0 0 F5

0 0

0 0

1 0 F6

0 0

0 0

0 1 从上表可以看出,当线段内部发生故障时, 以F2故障为例,监测点A零序电压超前零序电流 90°,监测点B零序电压滞后零序电流90°,监测点 A和B之间相位差接近180°,两侧监测点分别输出 电位0和1,异或门逻辑电路输出高电位1,其他线 段两侧监测点输出相同,异或门逻辑电路输出低 点位0,则可以判定AB段线路发生单相接地故障.

4 实际应用中注意事项 1)线路发生单相接地故障时,可能通过过 渡电阻或者弧光电阻接地,另外,零序电压可能 取自变电站PT开口三角形或者取自线路PT,因 此零序电压和零序电流之间的相位差可整定为 ±75°~±90°. 2)监测点采集数据信息可以通过GPRS、光 纤和载波等方式传输至保护装置.针对信息传送 数量小,配电自动化水平低的线路,可以优先选 用GPRS方式传输. 3)在线路末端没有装设电容补偿装置时,需 要在线路末端装设小电容,或者集成到故障测量 设备中,克服线路末端发生故障时零序电流数值 太小,定位方法不灵敏的问题. 4)分析时是假设线路发生单相单点接地故 障,实际工作中有可能发生单相多重故障,中间 监测点零序电流的方向待定,导致定位不准确. 实际应用中可以把整条线段的监测点信息两两之 间通过异或门电路,用于相互验证,限于篇幅, 这里没有模拟仿真.这样,软硬件很容易实现, 基本上不增加额外费用.