[发明专利]一种配电网单相接地故障定位方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种定位方法，特别是一种配电网单相接地故障定位方法。

背景技术

目前我国6kV-35kV的中压配电网大多采用中性点不接地方式或中性点经消弧线圈接地方式,称为中性点非有效接地方式,或小电流接地系统。配电网发生单相接地故障后,故障定位问题长期以来没有得到很好解决,影响了供电可靠性和经济性。常用的单相接地故障检测方法如下:

1）高次谐波零序分量在线测量法

主要用在变电站进行故障选线,在线检测5次或n次谐波电流的零序分量的方向,比较各线路谐波电流零序分量的大小。故障点和线路设备等非线性因素会产生谐波电流，其中5次谐波和n次谐波分量为主。由于消弧线圈对5次谐波的补偿作用仅相当于工频时的1/25,对n次谐波的补偿作用仅相当于工频时的1/120,因此一般条件下故障线路的零序电流中5次和11次谐波电流比非故障线路的大且方向相反,据此可以确定故障线路。但零序电流中谐波含量较小,且波动较大,不能保证保护的可靠性。一般可在变电站在线检测零序电流高次谐波分量的幅值和方向用于故障选线。

2）高次谐波零序分量离线测量法  

利用此原理,也可做成离线型接地故障探测仪、手持式探测仪,可以离线检测零序电流的5次和11次谐波磁场大小和零序谐波电场。使用时，站在架空线路下方分别检测5次谐波和11次谐波电流磁场,同时利用检测架空导线的电场电位梯度以检测零序高次谐波电压分量,从而进行功率方向检测，比较不同出线和不同分支线路的零序电流高次谐波分量的幅值和方向,从而判断故障出线和故障分支。这种接地探测仪在农村和郊区架空线路有较好的效果,但不适合城网同杆架设多条线路和有其他通信电力线路并杆架设的情况，且需要人工沿线探查。

3）有功分量法

在变电站出口检测各线路的零序电流中的有功分量,进行故障选线，有时需要在中性点经消弧线圈接地的系统中,在线圈下方串联一个电阻或在线圈两端并联一个电阻,以产生有功分量。这种方法一般用在变电站选线,在线路上使用时,因为要检测零序分量中的有功分量,只能用特殊的测量装置或FTU,故费用较高,不适合大量安装,难以定位到故障分支和故障点。

4）功率方向

输入零序电流、零序电压,进行傅立叶分析计算,零序有功最大者为故障出线,一般用在变电站选线，不能用于故障定位。

5）暂态信号测量和计算法

利用接地瞬间分布电容的充放电过程产生的暂态过程,测量暂态零序电流、零序电压,判断故障方向和估算故障距离,有首半波法、微分方程法、傅立叶变换法、最小二乘拟合法等。这些方法计算故障距离仍有不小误差,且在多分支情况下难以定位故障分支和故障点。

6)注入电流法

在发生单相接地故障后,在变电站的故障相注入一特殊频率的信号(高于工频,如8OHz)，然后用离线装置检测,判断故障分支和故障点。但非故障线路很长且故障线路较短时,判断比较困难。

7)零序导纳法

根据电网正常运行时的零序回路,利用消弧线圈适当的失谐状况和位移电压的相应改变,可计算出每条出线的对地导纳和导纳系数,将其作为相应出线的参考值存储起来,故障时相当于电网附加了一个不对称电源,会引起出线导纳系数的改变。比较每条线路故障前后导纳系数的变化,可以确定故障线路。该方法灵敏度较高,已在欧洲国家使用。但需要消弧线圈配合使用,不接地系统或消弧线圈不能自动调节的系统不适合使用。此方法不适合在线路上定位故障点,只能根据出线的零序导纳变化,判断故障出线。

8)残流增量法

在单项永久接地故障情况下,如果改变消弧线圈的失谐度(或阻尼电阻的阻值),则只有故障线路中的零序电流(故障点的残余电流)会随之改变。因此,通过对比各条出线在失谐度改变前后零序电流的变化,变化最大的即为故障线路。该方法的灵敏度、可靠性较高,适合在变电站进行接地故障选线,缺点是对不接地和消弧线圈不能自动调节的系统不适用，且不能定位故障点。

9)中性点小电阻接地

在发生单相接地故障后,在中性点短时接入一个小电阻,以产生较大的零序分量,在变电站出线配置零序保护,保证故障出线跳闸,但对于利用消弧线圈就可以熄弧的瞬时性故障,反而产生了不必要的停电,增大了停电时间。

10)动态阻性负载投入法