關(guān)于小電流接地系統(tǒng)的幾種故障定位策略|赫茲曼電力
來源：赫茲曼發(fā)布日期 2019-08-12返回列表
目前小電流接地系統(tǒng)單相接地故障處理手段主要有：1.“拉閘試?！边x擇故障線路；2.通過故障指示器進(jìn)行故障選線和定位；3.利用用戶分界開關(guān)可自動判別和隔離用戶支線故障；4.信號注入法；5.利用饋線自動化系統(tǒng)迅速隔離故障并恢復(fù)健全區(qū)段供電。下面分別對上述幾種措施進(jìn)行介紹。
目前小電流接地系統(tǒng)單相接地故障處理手段主要有：1.“拉閘試停”選擇故障線路；2.通過故障指示器進(jìn)行故障選線和定位；3.利用用戶分界開關(guān)可自動判別和隔離用戶支線故障；4.信號注入法；5.利用饋線自動化系統(tǒng)迅速隔離故障并恢復(fù)健全區(qū)段供電。下面分別對上述幾種措施進(jìn)行介紹。
一、“拉閘試停”選擇故障線路
根據(jù)調(diào)度指令拉閘試停電，優(yōu)先選擇不影響系統(tǒng)運行或影響較小，但發(fā)生接地可能性又很大的線路負(fù)載進(jìn)行檢查。一般先?？蛰d線路，其次是雙回路或有其他電源的線路，再次是分支多、線路長、負(fù)荷小且不太重要的用戶線路，最后是分支少、線路短、負(fù)荷重且較重要用戶的線路。若將線路全部選切一遍，三相對地電壓指示沒有變化，應(yīng)申請故障母線段或線路負(fù)載停電后進(jìn)一步檢查處理。
目前這種“拉閘試停”的故障處理方法仍在實際中被廣泛應(yīng)用，甚至是故障處理的主要手段。采用該方法處理故障是一種無奈之舉，并非是好的選擇，它存在導(dǎo)致停電時間過長、停電范圍過大的問題。
二、利用故障指示器選線及定位
當(dāng)線路發(fā)生故障時，故障指示器通過檢測導(dǎo)線的空間電場、電流等信號，判斷故障，并給出指示，或用顏色指示，或用發(fā)光方式指示，便于尋線人員到現(xiàn)場觀察。早期的故障指示器結(jié)構(gòu)簡單、成本低，雖可判定短路故障，但無法準(zhǔn)確測量零序電流值，不適用于接地故障定位。隨著技術(shù)的發(fā)展，故障指示器不僅具有故障指示功能，還有故障錄波、通信、定位故障區(qū)段的功能；還可帶電進(jìn)行安裝和拆卸，方便用戶維護(hù)和巡檢，如外施信號型故障指示器、暫態(tài)錄波型故障指示器。
隨著智能電網(wǎng)自動化的發(fā)展需求以及科技水平的提高，智能故障指示器已能主動將故障信息上傳至配電網(wǎng)主站，實現(xiàn)故障自動定位，給運行人員進(jìn)行故障判斷和處理提供技術(shù)依據(jù)。但目前故障指示儀算法單一，需要較多數(shù)據(jù)采樣判斷，準(zhǔn)確率低，誤判率相對教高，需要主站運行分析判斷故障位置，依賴通訊且滯后性明顯。
用戶分界開關(guān)是一種可自動判別和隔離用戶支線故障的智能開關(guān)，其主要作用是避免用戶側(cè)事故對配電網(wǎng)造成波及停電影響。該設(shè)備可將T接用戶內(nèi)部事故的影響封鎖在責(zé)任用戶界內(nèi)而不會波及配電主干網(wǎng)和相鄰用戶，使事故影響和供電損失降至最低點。用戶分界開關(guān)的主要特點：不需要通信就可以隔離界內(nèi)單相接地故障及相間短路故障，躲開界外故障；可以縮小界內(nèi)外的永久故障巡線范圍，比如當(dāng)開關(guān)動作時，只需巡視界內(nèi)線路，若不動作則要巡視界外線路。能夠結(jié)合GPRS通信模塊，準(zhǔn)確定位單相接地故障的發(fā)生地點，并借助 GPRS將故障信息送到用戶自動化配電監(jiān)控管理系統(tǒng)。需要注意的是，采用分界開關(guān)須與用戶進(jìn)線開關(guān)、變電站出線保護(hù)進(jìn)行配合，否則容易造成越級跳閘，引起事故責(zé)任糾紛。
注入信號法最大的優(yōu)點在于其靈活性，適合與各種結(jié)構(gòu)和接線方式的配電系統(tǒng)。其缺點在于：注入信號的強(qiáng)度受TV容量限制；接地電阻較大時線路上分布電容會對注入的信號分流，給選線和定位帶來干擾；如果接地點存在間歇性電弧現(xiàn)象，注入的信號在線路中將不連續(xù)，給檢測帶來困難。目前基于注入法的故障定位方案主要采用人工巡線，有操作人員手持信號探測器，沿故障線路巡視查找接地點。該方法尋找故障點花費時間教長，有可能在此期間引發(fā)系統(tǒng)的第2點接地，造成線路自動跳閘。
五、基于饋線自動化系統(tǒng)的小電流接地故障區(qū)段定位方法
發(fā)生接地故障后，流經(jīng)故障點的穩(wěn)態(tài)零序電流為整個系統(tǒng)所有線路對地的分布電容電流之和，數(shù)量上等于正常運行時系統(tǒng)三相對地電容電流的算術(shù)和。
對于各線路出口處的零序電流，故障線路幅值最大，且方向與非故障線路相反，存在明顯的故障特征，可用于實現(xiàn)故障選線；對于故障線路，故障點上游幅值遠(yuǎn)大于下游幅值，且故障上游和下游的零序電流方向相反，存在明顯的故障特征，可用于實現(xiàn)故障定位。
一般實現(xiàn)過程為首先由配網(wǎng)主站根據(jù)變電站小電流接地故障選線裝置的選線結(jié)果或采用集處理各線路出口處配電終端檢測到的零序電流信息確定故障線路，然后比較故障線路沿線路各配電終端檢測到的零序電流信息確定故障區(qū)段。
實際的中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，零序電流比較小，可能只有幾個安倍，對零序電流測量的靈敏度要求比較高，需要安裝 專門的零序電流互感器。
在諧振接地系統(tǒng)中，故障線路與非故障線路、故障線路故障點上游和下游的零序電流幅值相近、方向相同，故障自身產(chǎn)生的穩(wěn)態(tài)電流無明顯的故障特征，無法實現(xiàn)故障選線和定位。在實際應(yīng)用中，可以采用中電阻法或殘流增量法（改變消弧線圈的補(bǔ)償度的方法），來實現(xiàn)故障選線和定位。
電力系統(tǒng)在任何兩個穩(wěn)態(tài)之間都存在過度（暫態(tài)）過程，會產(chǎn)生豐富的暫態(tài)信號。對于小電流接地故障，相比于故障產(chǎn)生的工頻電流，其過度過程就顯得格外強(qiáng)烈，相應(yīng)的其故障暫態(tài)電流幅值也顯得格外大，最大可達(dá)數(shù)百安倍。
研究結(jié)果表明，小電流接地故障的暫態(tài)形成過程較為復(fù)雜，由系統(tǒng)正序、負(fù)序和零序之間以及各序分量中不同線路之間的若干組等效電感和等效電容間的串接諧振和并聯(lián)諧振產(chǎn)生。相應(yīng)的，故障暫態(tài)電流由若干組按指數(shù)衰減的正弦分量和直流分量疊加而成。
對于各出線口的暫態(tài)電流，故障線路幅值最大、方向和非故障線線路相反，可用于故障選線。對于故障線路上的各個檢測點，故障點上游和下游的暫態(tài)電流流向相反，一般情況下，故障點上游幅值遠(yuǎn)大于下游幅值，可用于實現(xiàn)故障定位；此外，故障點上下游的暫態(tài)信號頻率差異較大、相似程度低，也可用于故障定位。
根據(jù)暫態(tài)電流的分布特征，首先由配網(wǎng)主站根據(jù)變電站小電流接地故障選線裝置的選線結(jié)果或采用集處理各線路出口處配電終端檢測到的暫態(tài)電流信息確定故障線路，然后比較故障線路沿線路各配電終端檢測到的暫態(tài)電流信息進(jìn)一步確定故障區(qū)段。故障定位方法包括暫態(tài)電流方向法和暫態(tài)電流相似法：
1） 暫態(tài)電流方向法
故障點產(chǎn)生的暫態(tài)電流在其上游是由線路流向母線、而在下游由母線流向線路，據(jù)此特征可以確定故障點相對于各檢測點的方向，并進(jìn)一步確定故障區(qū)段。假設(shè)各檢測點暫態(tài)零序電流和零序電壓計算方向系數(shù)為D,如果D＞0，則暫態(tài)電流流向線路，故障點位于檢測點上游方向；如果D＜0，則反之。
3、暫態(tài)電流相似法
接地故障時故障點上游線路和下游線路的暫態(tài)諧振過程相互獨立，由于線路結(jié)構(gòu)和規(guī)模不同，暫態(tài)的主諧振頻率不同。即故障點兩側(cè)暫態(tài)零序電流相似程度低而非故障區(qū)段兩側(cè)暫態(tài)零序電流相似程度高，據(jù)此特征可以確定故障區(qū)段：
比較故障線路上各個相鄰配電終端之間的暫態(tài)電流相似系數(shù)，可以確定故障區(qū)段?？紤]到故障點下游配電終端可能因為暫態(tài)電流過小而不能啟動，故障區(qū)段判決為：
a） 兩側(cè)暫態(tài)電流之間的相似系數(shù)最小且小于設(shè)定的門檻值，該區(qū)段為故障區(qū)段；
b） 所有區(qū)段兩側(cè)暫態(tài)電流相似系數(shù)均大于設(shè)定門檻，則最末一個配電終端下游區(qū)段為故障區(qū)段。
相似系數(shù)的預(yù)設(shè)門檻為經(jīng)驗值，一般可設(shè)在0.5~0.8之間
赫茲曼電力（HMPOWER）的小電流單相接地故障檢測裝置，是基于三相電流“相不對稱”檢測算法原理的饋線單相接地故障檢測技術(shù)，實現(xiàn)10kV配網(wǎng)饋線單相接地故障的準(zhǔn)確檢測。
該技術(shù)在國內(nèi)屬于首創(chuàng)。
三相電流“相不對稱”檢測算法，只需要檢測線路三相電流，實現(xiàn)了對微弱電流的單相接地故障檢測。
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