配电网单相接地故障定位新技术

GXF360 2017-05-20

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配电网单相接地故障定位新技术

郝霖，车方

（陕西省地方电力监理有限公司，陕西西安 710054）

摘要：随着配电网馈线的不断增加，系统的电容电流也在逐渐增加，一旦有单相接地故障发生，极容易造成接地短路故障，导致设备损坏。所以，文章在分析配电网单相接地故障危害性的基础上，阐述配电网单相接地故障定位技术，最后通过一个仿真实例，希望可以对于配电网的单相接地故障定位有全新的认识。

关键词：配电网；单相接地故障；故障定位

在国内，中低压配电网基本上都属于架空线，一般会选择小电流接地系统，其故障主要是单相接地故障。在排查单相接地故障时，一般会选择人工巡查的方式，但是这样不但会消耗大量的人力与物力，同时还会对供电的可靠性产生影响。所以，需要具体地分析配电网的单向接地故障定位新技术，这样才拥有现实意义。

1 配电网单相接地故障危害

1.1 影响供电可靠性

当配电网出现单相接地故障时，工作人员需要做好选线，针对未出现故障的线路，可以进行停电处理，但是这样会对配电网的可靠性以及连续性造成影响。另外，在发生单相接地故障后，须排查故障点，并做好修复，这样也会影响正常的供电。另外，一旦遇到暴风雨等天气，或者是野外的作业条件恶劣，也会增加排查与修复的难度，这样就会直接影响其可靠性和稳定性[1]。

1.2 影响供电量

当单相接地故障发生之后，就需要针对故障线路做好停运处理，并且及时排查故障原因，做好修复处理，但是这样会引发大面积停电，减少供电量，直接影响供电量指标和供电企业的经济效益，甚至还会对社会经济的可持续发展造成影响。

2 配电网单相接地故障定位方法

2.1 故障测距法

2.1.1 行波法

在均匀路线上进行行波运动传播时，行波的电流与行波的电压之间成一定比值，但是如果在某一个节点，波阻抗或者是线路参数突然改变，在突变位置，行波就会产生全部或者是个别的反射与折射现象，我们将其称之为波阻抗不匹配点，其主要是在分支节点位置、短路位置以及开路位置表现出来。

2.1.2 阻抗法

通过这一方法可以进行故障的测距，原理在于：如果电力线路属于均匀的，那么，在故障发生的时候，通过电压和电流量的计算，就可以将故障回路的阻抗计算出来，通过已经获取的回路阻抗和线路长度关系，就可以将故障点以及测量点之间的距离计算出来。阻抗法优点在于投资较少，但是线路符合、路径阻抗以及电源参数会对其造成较大的影响，测距的误差要比立项状态下部分故障测距产品的误差标准大，并且故障点过渡的电阻会对其造成影响，引发测距精度的问题。只有当过渡的电阻归零时，才可以将故障位置计算出来[2]。

2.2 注入法

注入法原理：当单相接地故障发生之后，通过人为的方式，就可以利用母线的电压互感器，将故障相注入电流信号，如图1所示。按照其具体的流动特点，再配合上专用的信号探测器，就可以对信号的注入路径进行探寻，以此来定位故障。

图1 故障线路信号注入示意图

2.3 综合定位法

因为配电网线路会选择中性点不直接接地系统，一旦单向故障发生，故障的电流较小，但是故障的特性相对复杂，所检测到的故障特征量不确定性较大，针对故障线路的具体特点，就可以在定位中选分步骤的方式，结合多种定位方式，从而实现可靠性定位[3]。

3 RTDS仿真测试

RTDS本身属于实时的数字仿真仪，可以实时仿真电力系统电磁暂态现象。所谓的实时，指的是连续性的输出，这样就可以确保RTDS仿真装置与保护控制装置相连，输出的结果就可以将电网的实际情况反映出来[4]。基于数字仿真平台，针对定位和恢复系统进行仿真测试（依托示范路线如图2所示），主要是为了检验其故障定位是否准确。

图2 示范线路

按照示范路线的运行实际情况，利用RTDS就可以进行仿真测试，基于乙线的单相接地故障，绘制波形图进行分析，其结果就能够证明区段的定位可靠性和准确性。

3.1 系统正常运行

在正常运行过程中，其负荷电流为60 A，12号和13号终端检测到的相电压为6 kV，相电流70 A，其零序电流I0为0，零序电压U0为0。以12号终端为例，其波形图如图3和图4所示。

3.2 经20 Ω电阻接地

图5标示了2个位置单相接地故障的设置，其拨盘位置为“1”，接地电阻20 Ω。

针对第一处来说，进行接地故障分析。在故障发生之后，相比故障之前，三相电流波较小。其12与13号所检测到的三相电流波形图如图6所示。

当故障零序后，其电压，其零序电流10 A。所检测到的电压与电流的波形图如图7、图8所示。

当发生故障之后，流经接地点，其电流为20 A，其波形图如图9所示。

图3 12号终端检测三相电流波形图

图4 2号终端检测三相电压波形图

图5 仿真故障区段选择

当发生故障之后，流经消弧线圈，其电流为20 A，其波形图如图10所示。

这个时刻，如果中性点不接地，其接地点的电流为20 A，波形图如图11所示。在这个时候，电流值就等同于中性点经过消弧线圈接地的时候，电流30 A减去接地点的电流，这样就对RTDS的测试正确性进行了更进一步的验证[5]。

通过示范路线实际的运行情况，利用RTDS来进行仿真测试，提供过绘制故障发生之后各个特征量波形图，就可以进行具体的分析，通过测试的结果分析，表明系统的区段定位本身完全符合可靠性和准确性的双重要求。

图6 12号、13号三相电流波形图

图7 零序电压波形图

图8 零序电流波形图

4 结束语

总而言之，对于配电网的整体运行以及故障排查相关问题的分析上，配电网的单相故障接地定位技术具有重要的现实意义，并且也可以将维护检修的时间大幅度缩短，在减少停电带来的损失以及停电时间的控制方面都具有重要作用。随着时代的不断发展，越来越多的单相接地故障定位技术出现在我们面前，主要包含了故障测距、注入法以及综合检测法。通过这些技术的分析，再配合上具体的仿真测试，就可以确保今后的故障定位方法选择更为合理，也能够提高故障定位本身的有效性。