浅析配电网接地故障的检测

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅析配电网接地故障的检测 摘要：本文通过研究配电网运行 中发生接地后定位困难的现状，分析接 地故障的产生原因，提出一种故障自动 定位解决方案，运用该系统在配网故障 发生后的几分钟内，利用安装在线路上 的故障探测器检测出故障所在的区段， 同时利用现代的通信技术将故障探测器 的动作信息收集到监控中心，经过网络 拓扑计算出故障点，然后将故障点在监 控系统画面上显示出故障的具体位置， 并且将该信息以短消息的方式发送给相 关运行人员，缩短故障查找时间，提高 供电可靠性。 中国论文网 /2/view-12901645.htm 关键字： 配电网接地定位供电 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 可靠性 Abstract: the paper distribution network in the operation of the grounding occurred after the difficult position, analyzes the causes of the ground fault, and put forward a kind of fault automatic positioning solution, using this system in distribution network fault after a few minutes, the use of online fault detectors on installation to detect the fault in the segment, at the same time, using modern communication technology of the fault detectors action to monitor center information collection, after the network topology calculate fault point, and then will breakdown in monitoring system in the picture shows the location of the fault, and the information of the message to send to the related operation personnel way, shorten the failure search time, improve the power supply reliability. Key word: power grounding -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 positioning power supply reliability 中图分类号：U224.3+1 文献标 识码：A 文章编号： 电力系统中小电流接地系统在发 生单相接地故障时没有明显的电流变化 特征作为接地故障的判据，查找该故障 一直是业内人士的难题。配电系统因为 分支线多而复杂，在发生短路故障时一 般仅出口断路器跳闸，即使在主干线上 用开关分段，也只能隔离有限的几段， 要找出具体故障位置往往需耗费大量人 力、物力和时间。为了确定接地故障点 所在的出线、分支和区段，新型配电网 故障定位系统用可变负荷使故障线路上 产生具有明显特征的电流信号作为接地 故障判据。特征电流流经故障线路、接 地故障点和大地返回信号源。挂在线路 上的故障探测器检测到该电流信号后自 动翻牌指示接地故障点所在的出线、分 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 支和区段。这种方式克服了现有产品准 确度低的缺陷，部分解决了单相接地故 障定位的难题。 一、 现状调查 某局 10 kV 电力系统中普遍采用 中性点不接地的小电流接地方式，当系 统发生单相接地故障时，由于不能构成 短路回路，接地故障电流往往很小，但 系统线电压的对称性并不遭到破坏，系 统还可继续运行一段时间。近年来随着 电力传输容量增大、距离延长、电压等 级逐渐升高，电力系统的延伸范围不断 扩大，且电缆线路的使用量逐步增加， 在这种情况下发生单相接地故障时，接 地电流越来越大，造成接地电容电流在 故障点形成的电弧不能自行熄灭，同时 间歇电弧产生的过电压往往又使事故扩 大，逐步发展成为短路事故，显著降低 了电力系统的运行可靠性。为防止系统 事故扩大，在接地运行的这段时间里必 须设法排除故障或者将故障隔离。 由于配电网接地故障在实际运行 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 中发生频率较高，处理起来相当繁琐。 为了解决接地故障点查找难的问题，该 局曾经尝试过使用接地故障指示器，但 由于线路上可以获得的信号源非常有限， 使得这种指示器的误判率很高，达不到 缩短故障查找区段、快速找出故障的目 的。通过小范围的试运行，目前该指示 器已不再推广使用，基本上处于闲置状 态。 从以上调查结果来看，配电装置 接地故障的定位是目前该局配电网安全 运行中急需解决的一个问题，需要寻找 一种可靠的检测方法，从根本上解决配 电网接地故障的定位难问题。 二、 原因分析 要解决配电网接地故障的定位难 问题，配电网接地故障定位系统就必须 运用现代数字技术，充分利用网络通信 功能，实现上述目标。当线路发生短路 或单相接地故障后，安装在线路上和开 关柜内的相应故障探测器动作，给出报 警信息，运行人员沿着线路查找给出报 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 警信息的故障探测器，找到最后一个报 警的故障探测器时就查到了故障区段， 大大缩短查找故障的时间，降低查找故 障的盲目性。 引起配电装置接地故障定位困难 的原因分析如下： 1、缺少准确获取接地故障特征 量（等）的装置，故障特征量 o、o、相位角、五次谐波等测量困 难。配电线路接线复杂，其运行方式改 变频繁，造成变电站出线的长度和数量 频繁改变，其电容电流和谐波电流也频 繁改变；此外，母线电压水平的高低， 负荷电流的大小总在不断地变化；故障 点的接地电阻不确定等等。这些都造成 故障特征量的不稳定。 2、干扰信号对故障特征量的影 响很大，导致一般测量装置的误判的机 率相当高。由于特征量信号小，而所处 的环境中电磁干扰又很大，如果不能消 除干扰或对特征量尽行放大，则准确检 测很困难。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 3、原理的局限性。有些检测装 置在原理上存在着盲区，有一定的局限 性。 4、目前的继电保护装置不能可 靠对配电网接地故障进行有效保护。 在配电网接地故障的定位困难原 因分析中，故障特征量获取困难与为主 要原因。小电流系统单相接地时产生的 零序电流是系统电容电流，其大小与系 统规模大小和线路类型(电缆或架空线) 有关，数值甚小，经中性点接入消弧线 圈补偿后，其数值更小，接地基波电容 电流达到 0.2A 左右，而 5 次谐波电流 比零序电流又要小 2050 倍。特征量 小，使装置检测更加困难。 另外，信号干扰大也是另一要因。 小电流系统中的干扰主要包括 2 方面： 一是在变电站和发电厂的小电流系统单 相接地保护装置的装设地点，电磁干扰 大；二是由于负荷电流不平衡造成的零 序电流和谐波电流较大，特别是当系统 较小，对地电容电流较小时，接地回路 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 的零序电流和谐波电流甚至小于非接地 回路的对应电流。 三、解决方案 为了确定小电流接地系统接地故 障点所在的出线、分支和区段，该系统 用可变负荷使故障线路上的负荷电流叠 加一个具有明显特征的电流信号作为接 地故障判据，特征电流流经故障线路、 接地故障点和大地返回可变负荷。挂在 线路上的故障探测器检测到该电流信号 后自动翻牌，从而指示出接地故障点所 在的出线、分支和区段。这种方式克服 了现有产品准确度低的缺陷，解决了单 相接地故障定位的难题。 当可变负荷检测到开口三角 电压升高到设定值并持续 5 秒钟后，控 制内部的高压交流接触器工作，使得故 障线路上产生具有特殊特征的电流信号。 具体原理如下： 当探测器处在从变电站出口到故 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 障点构成的供电通路上时，应翻牌指示， 同时给出闪光报警，便于全天候观察。 探测器尽可能采用微处理器技术进行逻 辑处理，以提高设备的可扩展性和适应 性。考虑到现场 70%的故障属于单相接 地故障，因此探测器能同时检测单相接 地和短路故障。 短路故障检测采用识别短路故障 特征的方法，具有自适应功能，不用设 置短路过流定值，同一个故障探测器可 以在所有的线路上使用，便于生产、库 存和使用。它能够防止由于同杆架设、 附近有高压线、合闸时线路涌流或线路 倒送电造成探测器误动。 故障探头安装在各线路分支处的 分支线上,系统出现短路故障时，探头检 测到短路故障电流或特定信号电流流过， 通过短距离无线收发系统，将动作信号 传送给相隔 520m 的子站。当线路上 任何一点发生单相接地故障时，可变负 荷使故障线路中产生特殊的脉冲工频信 号，FD 检测流过本线路的特定信号时 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 翻牌指示，并向相应数据转发站发送无 线信息。数据转发站安装在线路的分支 处（对于较长的主干线，也可以适当安 装几组） ，最多可以接收 9 只探头（分 别在三个分支的 9 相线路上）发送过来 的动作信息。数据转发站在收到动作信 息后，将动作分支的探头地址信息通过 短消息发送给中心站。中心站接收到数 据转发站发来的信息后，进行初步处理 分析，可就地显示地址信息并保存，同 时将该信息以 RS232 的方式送给监控主 站。监控主站得到这些动作信息后，进 行网络拓扑计算分析，与地理信息系统 相结合进行故障定位，可以直接显示出 故障点地理位置信息，并在地理背景上 显示出来，同时监控主站将定位信息送 给中心站，中心站以中文短消息的方式 发送给事先设定好的 10 个相关人员的 手机。运行维修人员根据这些信息可以 直接到故障点排除故障。 四、运行情况 配电网接地故障定位系统在该局 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 8 个电管所所辖的 10KV 配电柜中进行 试运行，试运行 1 年期间，系统报警 11 次，准确率达到 98%，系统报警后，电 管所维护人员仅用 2 个小时就将故障处 理完毕，为检修带来很大方便，省去了 对线路逐条排查的麻烦，比原来平均 6 个小时节约时间 4 个小时，经济、社会 效益明显。 五、结果分析 通过运行可以发现，配电网故障 定位系统具有很高的安全性，可变负荷 产生的信号不影响变电站主变、接地变、 消弧线圈及线路的正常运行，可变负荷 在系统正常运行时与一次线路完全隔离。 同时由于可变负荷产生的信号是低频纯 阻性的，还可以消除谐振，抑制过电压， 降低过电压对系统的危害。由于可变负 荷使故障线路上流过具有明显特征的电 流信号，指示器检测