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配电网故障自动定位技术综述 0 配电网故障自动定位技术应用现状 2011年，科学和技术部对全球智能能源技术研究发展计划（863计划）中的重要工程实施了全面的调查。智能电网成为电网技术发展的必然趋势和社会经济发展的必然选择。作为智能电网的重要组成部分,智能配电网是推动智能电网发展的源头和动力,也是智能电网建设的关键技术领域。配电网故障自动定位技术的研究是保证智能配电网安全可靠运行的一项基础性工作,具有重要的现实意义。 一般配电系统电压等级为6~66 k V,网络结构复杂,线路分支多,中性点接地方式多样,相对于传统的输电网故障定位技术,配电网故障自动定位技术的概念更为宽泛,实现上也更为复杂。 长期以来,国内外学者对配电网故障自动定位技术进行了大量的理论和实验研究,这些研究工作主要包括3个方面:故障选线,识别判断母线多条出线中的故障线路,以便采取措施防止故障扩大,重点在于小电流接地配电网发生单相接地故障时的选线;区段定位,确定故障点所在故障区段,以便隔离故障并恢复非故障区域的供电;故障测距,即直接定位出故障位置,避免人工巡查故障点。3个方面的研究本质上均为定位故障,但各自对故障定位的要求不同,目的也有所差异,实现难度上逐渐增加。目前,故障选线已有大量的工业产品应用于现场,但在可靠性与灵敏性方面仍需加强;区段定位有部分产品进入应用阶段,尚不成熟,且小电流接地配电网单相接地故障时的区段定位仍面临诸多问题;配电网故障测距属于前瞻性研究,目前在配电网中产品应用较少,需要在算法原理和信号采集上开展更加深入和系统的研究。 采用中性点有效接地方式的配电网,故障特征明显,其故障自动定位技术主要解决网络结构复杂、线路分支多带来的问题;而采用中性点非有效接地方式的配电网(国内主要指中性点不接地和经消弧线圈接地,为小电流接地方式)中,还需解决故障电流微弱的单相接地故障自动定位问题。 本文将结合必威体育精装版的研究成果,对配电网故障自动定位技术研究进行分析,从故障选线、区段定位、故障测距3个层面对已取得的研究成果进行论述,分析各方面的研究难点并提出建议。在此基础上,进一步展望配电网故障自动定位技术的未来发展方向。 1 人工拉闸选线 故障选线的研究重点是小电流接地配电网发生单相接地故障时故障线路的识别判断,此时故障电流微弱,经消弧线圈接地方式下更是如此。为了确定故障线路,传统的方法是通过检测母线上零序电压的数值来判断是否发生单相接地故障,若发生接地故障,则采用人工逐条线路拉闸的方式选线,此种方法会使正常线路瞬间停电,易产生操作过电压和谐振过电压,且增加了事故的危险性和设备的负担,严重限制了小电流接地方式,特别是经消弧线圈接地方式的应用与发展。因此,长期以来,国内外学者对于故障自动选线装置开展了大量的研究工作,提出了多种不同原理的故障选线方法。这些方法按照其利用信息的不同大致分为2类:一是基于外加注入信号的故障选线方法;二是利用单相接地故障时的电气量变化特征进行故障选线,其又可分为基于故障稳态分量的故障选线法、基于故障暂态分量的故障选线法和综合选线方法。 1.1 脉冲注入法原理 基于外加注入信号的故障选线主要有S信号注入法和脉冲注入法等。 S信号注入法的原理是通过母线电压互感器向接地线的接地相注入S信号电流,其频率处于n次谐波与n+1次谐波的频率之间,一般选择220 Hz,然后利用专用的信号电流探测器查找故障线路。脉冲注入法的原理与S信号注入法相似,但其注入信号是周期间歇性的,频率更低且可控。总体而言,基于外加注入信号的故障选线方法需配置专用的注入信号源和辅助检测装置,投资成本高,且注入信号的强度受电压互感器容量限制,同时选线可靠性受导线分布电容、接地电阻等因素的影响较大,如果接地点存在间歇性电弧,注入的信号在线路中将不连续且信号特征将被破坏,给检测带来困难。 1.2 根据故障发生性能变化的特点选择错误线 1.2.1 零序电流规律 基于故障稳态分量的故障选线方法有:零序电流幅值法、零序电流比相法、零序电流群体比幅比相法、零序无功功率方向法、最大Isinφ或Δ(Isinφ)法。 上述方法只适用于中性点不接地系统,对于中性点经消弧线圈接地系统则存在适用性问题。为克服此缺点,提出了零序电流有功分量或有功功率法、DESIR法、5次谐波法、各次谐波综合法、零序导纳法、残流增量法、负序电流法等。 总体而言,基于故障稳态分量的故障选线方法存在的主要问题是,当故障点电弧不稳定,特别在间歇性接地故障时,由于没有稳定的稳态信息,选线可靠性不高。此外,当采用消弧线圈接地方式时,经补偿后的稳态故障电流值很小,难以满足实际应用要求。 1.2.2 分量的故障选线方法 基于故障暂态分量的故障选线方法可以克服稳态分量选线法的灵敏度低、受消弧线圈影响大、间歇性接地故障时可靠性差等缺点,该方法的实施关键