GB∕T 41135.2-2021 故障路徑指示用電流和電壓傳感器或探測(cè)器 第2部分：系統(tǒng)應(yīng)用

?ICS29.180CCSK41

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T41135.2—2021

故障路徑指示用電流和電壓傳感器或

探測(cè)器第2部分：系統(tǒng)應(yīng)用

Currentandvoltagesensorsordetectors,tobeusedforfaultpassage

indicationpurposes—Part2:Systemaspects

(IEC62689-2:2016,MOD)

2021-12-31發(fā)布

2022-07-01實(shí)施

隱蠢惠霞O霊籌餐2H

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GB/T41135.2—2021

目次

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弓IW w

1翻 1

2規(guī)范性引用文件 1

3術(shù)語(yǔ)和定義 1

4根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行方式和故障類(lèi)型進(jìn)行故障探測(cè)的FPI/DSU選型要求 2

5基于電網(wǎng)和故障類(lèi)型的故障探測(cè)原理 6

附錄A（資料性）環(huán)網(wǎng)中FPI或DSU的故障探測(cè)示例 30

附錄B（資料性）FPI/DSU與中壓饋線繼電保護(hù)之間的故障探測(cè)配合技術(shù)的示例 35

鈴城 39

圖1FPI的一般結(jié)構(gòu) V

圖2中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中接地故障的三相圖 6

圖3直接接地系統(tǒng)中接地故障的三相圖 7

圖4中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)——故障（故障位于FPI/DSU的下游）上游的FPI/DSU接地故障電流方向

翻 9

圖5中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)——故障（故障位于FPI/DSU的上游）下游的FPI/DSU接地故障電流方向

翻 9

圖6關(guān)于圖4和圖5中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的矢量圖 10

圖7非定向故障探測(cè)中FPI/DSU電流定值與接地故障電流間的關(guān)系（故障位于FPI/DSUA4-2

白勺W） 11

圖8非定向故障探測(cè)中FPI/DSU電流定值與接地故障電流間的關(guān)系（故障位于FPI/DSUA4-1

的下游和FPI/DSUA4-2的上游） 12

圖9非定向故障探測(cè)中FPI/DSU電流定值與接地故障電流間的關(guān)系（故障在中壓母線上并位于

任何FPI/DSU的上游） 13

圖10純諧振接地系統(tǒng)——由故障點(diǎn)上游的FPI/DSU進(jìn)行接地故障電流方向的探測(cè)（故障位于

FPI/DSU的下游） 15

圖11純諧振接地系統(tǒng)——由故障點(diǎn)下游的FPI/DSU進(jìn)行接地故障電流方向的探測(cè)（故障位于

FPI/DSU的上游） 15

圖12關(guān)于圖10和圖11純諧振接地系統(tǒng)的矢量圖 16

圖13電感永久并聯(lián)電阻的諧振接地——由故障上游的FPI/DSU進(jìn)行相對(duì)地故障電流方向的探測(cè)

（故障位于FPI/DSU的下游） 18

圖14電感短時(shí)并聯(lián)電阻的諧振接地系統(tǒng)——由故障下游的FPI/DSU進(jìn)行相對(duì)地故障電流方向的

探測(cè)（故障位于FPI/DSU的上游） 18

圖15關(guān)于圖13和圖14電導(dǎo)并聯(lián)電阻的諧振接地系統(tǒng)的矢量圖 19

圖16電阻接地系統(tǒng)——由故障上游的FPI/DSU對(duì)相對(duì)地故障電流方向的探測(cè)（故障位于

FPI/DSU的下游） 22

I

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GB/T41135.2—2021

圖17電阻接地系統(tǒng)——由故障下游的FPI/DSU對(duì)相對(duì)地故障電流方向的探測(cè)（故障位于

FPI/DSU的上游） 23

圖18 關(guān)于圖16和圖17電阻接地系統(tǒng)的矢量圖 23

圖19無(wú)分布式電源存在的輻射狀電網(wǎng)中的過(guò)電流——利用非定向FPI/DSU進(jìn)行正確的電流

探測(cè)（相對(duì)于過(guò)電流探測(cè)有非常好的靈敏度） 26

圖20分布式電源可忽略的輻射狀電網(wǎng)的過(guò)電流——利用非定向FPI/DSU進(jìn)行正確的故障探測(cè)

（相對(duì)于過(guò)電流探測(cè)有非常好的靈敏度） 27

圖21存在大量分布式電源的輻射狀電網(wǎng)的過(guò)電流——利用非定向FPI/DSU探測(cè)故障不可靠

（探測(cè)結(jié)果不正確或極低的靈敏度） 28

圖A.1 二端口 30

圖A.2 二端口級(jí)聯(lián) 31

圖A.3 閉環(huán)二端口 33

圖A.4 發(fā)生故障時(shí)的等效模型 33

圖B.l FPI/DSU與繼電保護(hù)之間正確配合故障選擇 36

圖B.2 FPI/DSU與繼電保護(hù)之間錯(cuò)誤配合故障選擇（案例1） 37

圖B.3 FPI/DSU與繼電保護(hù)之間錯(cuò)誤配合故障選擇（案例2） 38

表1根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行模式和故障類(lèi)型對(duì)故障探測(cè)FPI/DSU的要求匯總 4

本文件按照GB/T1.1—2020（（標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。

本文件為GB/T41135（（故障路徑指示用電流和電壓傳感器或探測(cè)器》的第2部分。GB/T41135已經(jīng)發(fā)布了以下部分：

——第1部分：通用原理和要求；

第2部分：系統(tǒng)應(yīng)用。

本文件使用重新起草法修改采用IEC62689-2：2016?故障路徑指示用電流和電壓傳感器或探測(cè)器第2部分:系統(tǒng)應(yīng)用》。

本文件與IEC62689-2：2016的技術(shù)性差異及其原因如下：

一為適應(yīng)我國(guó)國(guó)情，第2章規(guī)范性引用文件中用修改采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的GB/T41135.1代替了IEC62689-1。

本文件還做了下列編輯性修改：

一對(duì)范圍進(jìn)行了改寫(xiě)；

為適應(yīng)我國(guó)國(guó)情，刪除了3.1.1中的注2內(nèi)容；

—更正了IEC標(biāo)準(zhǔn)中的錯(cuò)誤，在（本文件為5.2.5）的第1段中，將“見(jiàn)5.2.4”修改為“見(jiàn)圖3”；在（本文件為）的第1段中，刪除了“圖21”；在圖A.4和式（A.13）中，用“La”替代了IEC標(biāo)準(zhǔn)中的 在B.1的第9段中，用“A2CFPI/DSU2）”和“A3（FPI/

DSU3）”分別替代了IEC標(biāo)準(zhǔn)中的“A3（FPI/DSU3）”和“A4CFPI/DSU4），在B.1的最后一段中，用“FPI/DSU（A2或A3）”替代了IEC標(biāo)準(zhǔn)中的“FPI/DSU（A1或A2）”；

一將IEC標(biāo)準(zhǔn)的和分別調(diào)整為5.2.4和5.2.5,其他條款號(hào)依次順延；一對(duì)部分電氣圖形的符號(hào)及說(shuō)明進(jìn)行了完善；

——對(duì)附錄A的公式進(jìn)行了統(tǒng)一編號(hào)；

對(duì)參考文獻(xiàn)進(jìn)行了調(diào)整。

請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件由中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)提出。

本文件由全國(guó)互感器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC222）歸口。

本文件起草單位：國(guó)網(wǎng)四川省電力公司電力科學(xué)研究院、沈陽(yáng)變壓器研究院股份有限公司、四川巨棠科技有限公司、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院、大連第一互感器有限責(zé)任公司、云南電力試驗(yàn)研究院（集團(tuán)）有限公司、江蘇靖江互感器股份有限公司、浙江天際互感器有限公司、大連北方互感器集團(tuán)有限公司、重慶山城電器廠有限公司、國(guó)網(wǎng)陜西省電力公司電力科學(xué)研究院、國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司電力科學(xué)研究院。

本文件主要起草人：李福超、嚴(yán)平、章忠國(guó)、張顯忠、唐勇、李金嵩、艾兵、何大可、于文斌、劉紅文、沙玉洲、田慶生、熊江詠、唐福新、趙日東、徐文、陳一驚、張志華、趙世祥。

GB/T41135.2—2021

0.1概述

GB/T41135是一套有關(guān)故障路徑指示用電流和電壓傳感器或探測(cè)器的系列標(biāo)準(zhǔn)。故障路徑指示可通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)備或功能實(shí)現(xiàn)，根據(jù)其性能的不同可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是故障路徑指示器（FPI）.另一類(lèi)是配電單元（DSU）。

世界上不同地區(qū)對(duì)故障路徑指示器有不同的命名，同時(shí)也取決于其對(duì)不同種類(lèi)故障的探測(cè)能力。例如：

故障探測(cè)器；

智能傳感器；

故障電路指亦器（FCI）；

短路指亦器（SCI）；

一接地故障指示器（EFI）；

試驗(yàn)點(diǎn)故障電路指亦器；

一綜合型故障指示器。

僅用就地信息/信號(hào)和/或就地通信來(lái)實(shí)現(xiàn)故障路徑指示的簡(jiǎn)易的版本被稱為FPI，更高級(jí)的版本被稱為DSU。后者是基于IEC60870-5和IEC61850通信協(xié)議，專(zhuān)為智能電網(wǎng)設(shè)計(jì)的。相較于互感器而言，數(shù)字化通信技術(shù)將隨未來(lái)發(fā)展需求的變化而持續(xù)變化。

由于這類(lèi)設(shè)備還未在行業(yè)中廣泛應(yīng)用，因此關(guān)于電子設(shè)備與互感器深度集成的深人經(jīng)驗(yàn)尚待在更廣的基礎(chǔ)上積累。

DSU除具有FPI的基本功能之外，還可以選擇性地集成其他輔助功能，例如：

一中壓網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的電壓有/無(wú)探測(cè)功能，無(wú)論是否存在分布式能源［不用于故障確認(rèn)（根據(jù)所采用的故障探測(cè)方法，故障確認(rèn)可以作為基本的FPI功能），也不用于IEC61243-5所涵蓋的安全相關(guān)方面］;

一在各種實(shí)際應(yīng)用（例如：中壓電網(wǎng)自動(dòng)化、監(jiān)測(cè)電力潮流等）中，測(cè)量電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率等；

一借助于就地分布式電源，以合適的接口對(duì)智能電網(wǎng)進(jìn)行管理（例如：電壓控制和不期望發(fā)生的孤島運(yùn)行）；

通過(guò)合適的接口就地輸出采集到的信息；

一采集信息的遠(yuǎn)端傳輸；

一其他。

一般的FPI原理圖如圖1所示。DSU通常具有更為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。

GB/T41135.2—2021

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

A——電流傳感器（必要時(shí)還存在電壓傳感器），監(jiān)測(cè)單相或三相；

B——傳感器與電子單元之間的信號(hào)傳輸；

C 就地指不器（指不燈、LED、標(biāo)記等）；

D——模擬、數(shù)字和/或通信的輸人/輸出，用于遙信/遙控（硬有線和/或無(wú)線）；

E——與現(xiàn)場(chǎng)裝置連接；

F——信號(hào)調(diào)理和指示單元；

G 電源。

電流傳感器可以在不與各相有任何電路連接的情況下探測(cè)故障電流路徑（例如：穿心電流傳感器、磁場(chǎng)傳感器）。FPI并非必須具備上述所有功能，這取決于它自身的復(fù)雜性和技術(shù)。但是至少要有C或D中的一項(xiàng)功能。

圖1FPI的一般結(jié)構(gòu)

0.2本文件與IEC61850系列的關(guān)系

IEC61850是一套用于支撐電力自動(dòng)化的通信和系統(tǒng)的系列國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T41135系列標(biāo)準(zhǔn)同樣介紹了一套專(zhuān)用命名空間，用于支撐FPI/DSU與電力自動(dòng)化的集成。此外，該系列標(biāo)準(zhǔn)還定義了適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)模型和不同的通信接口配置文件，以支撐FPI/DSU的不同應(yīng)用場(chǎng)景。

對(duì)于最復(fù)雜版本的FPI（例如：通常應(yīng)用于智能電網(wǎng)的DSU），一些應(yīng)用場(chǎng)景依賴于延伸變電站的概念，這種延伸變電站的概念用于實(shí)現(xiàn)分布于中壓饋線上的智能電子設(shè)備（IED）與位于主變電站內(nèi)的智能電子設(shè)備（IED）之間，采用IEC61850進(jìn)行通信。這種配置模式不會(huì)受限于FPI/DSU設(shè)備，但會(huì)包含主變電站延伸到其中壓出線上的子變電站所需的特性。

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故障路徑指示用電流和電壓傳感器或

探測(cè)器第2部分：系統(tǒng)應(yīng)用

1范圍

本文件根據(jù)應(yīng)用最廣泛的配電系統(tǒng)架構(gòu)和故障拓?fù)?，描述了故障期間的電氣現(xiàn)象和電力系統(tǒng)反應(yīng)，以此定義了故障路徑指示器（FPI）和配電單元（DSU）（包括FPI.DSU的電流和/或電壓傳感器）的功能性要求。FPI和DSU是單一設(shè)備或多種設(shè)備/功能的合體，能夠用于探測(cè)故障并且指示故障所在位置。本文件用于指導(dǎo)用戶根據(jù)所采用的方案和運(yùn)行規(guī)則（該規(guī)則依照慣例，和/或取決于國(guó)家法令對(duì)供電連續(xù)性和電源質(zhì)量的約束），在同吋考慮所采用裝置的復(fù)雜程度和相應(yīng)成本的情況下，選擇合適的FPI/DSU及恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)行方案。

注1：故障定位是指相對(duì)于電網(wǎng)中FPI/DSU安裝點(diǎn)的位置（FPI/DSU位置的上游或下游）或故障電流通過(guò)FPI/DSU的方向?？紤]到裝有FPI/DSU的電力系統(tǒng)特點(diǎn)和工作條件，故障位置可以：一直接來(lái)源于FPI/DSU.或；

——來(lái)源于使用更多FH或DSU信息的集中系統(tǒng)。

注2:本文件主要關(guān)注故障期間的系統(tǒng)反應(yīng)，該反應(yīng)是GB/T41135.1所述的FP1/DSU故障探測(cè)能力等級(jí)劃分的“核心依據(jù)”，在GB/T41135.1中所有的要求都有詳細(xì)規(guī)定。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T41135.1故障路徑指示用電流和電壓傳感器或探測(cè)器第1部分：通用原理和要求（GB/T41135.1—2021.IEC62689-1：2016.MOD）3術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T41135.1界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1與中性點(diǎn)接地方式有關(guān)的術(shù)語(yǔ)和定義

3.1.1

消弧線圈arc-suppressioncoil

接到電力系統(tǒng)中性點(diǎn)與地之間，用以補(bǔ)償單相接地故障（諧振-接地系統(tǒng)）時(shí)的相對(duì)地電容電流的電抗器。

注：為了讓接地故障探測(cè)和/或故障切除更簡(jiǎn)單，通常使用呈阻性-抗性的阻抗取代高品質(zhì)因數(shù)Q的純電抗器。[來(lái)源:GB/T2900.95—2015,3.4.10]

3.2縮略語(yǔ)和符號(hào)

GB/T41135.1界定的縮略語(yǔ)和符號(hào)適用于本文件。

GB/T41135.#—2021

4根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行方式和故障類(lèi)型進(jìn)行故障探測(cè)的FPI/DSU選型要求

4.1概述

本章主要關(guān)注應(yīng)用最廣泛的運(yùn)行方式——輻射狀配電網(wǎng)，該類(lèi)電網(wǎng)上的故障（或故障電流路徑）探測(cè)十分依賴于中壓側(cè)中性點(diǎn)的接地方式。

而對(duì)于環(huán)形配電網(wǎng)，則需要有不同的考慮。

基于電壓電流的矢量關(guān)系，用于接地故障和過(guò)電流故障的定向型故障探測(cè)，會(huì)受到饋線阻抗的影響，應(yīng)根據(jù)實(shí)際案例評(píng)估，可能要求FPI具備互相之間通信的能力。

一種簡(jiǎn)易的解決方案為：打開(kāi)環(huán)形配電網(wǎng)使其變回輻射狀配電網(wǎng)，和/或采用具備互相之間通信能力的FPI。

一個(gè)可行方案的示例見(jiàn)附錄A。

4.2用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的FPI/DSU

4.2.1接地故障探測(cè)

電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、拓?fù)浜凸收想娮柰瑫r(shí)對(duì)接地故障電流產(chǎn)生影響。

通常，來(lái)自中壓電網(wǎng)饋線健全區(qū)段的容性接地故障電流分量在總接地故障電流中占有相當(dāng)比例。注：中壓地下電纜引起的接地故障電流是同等長(zhǎng)度架空線路的50倍左右。

因此，如果故障發(fā)生在未配備帶故障電流方向探測(cè)功能的FPI/DSU上游時(shí)，則FPI/DSU的電流定值設(shè)定應(yīng)大于來(lái)自FPI/DSU下游正常饋線上的最大故障電流分量，以避免錯(cuò)誤指示故障位置。FPI/DSU的非定向探測(cè)可以通過(guò)故障電阻以較低的靈敏度獲取故障電流。

FPI/DSU的定向接地故障探測(cè)，是一種通過(guò)故障電阻以較高的靈敏度來(lái)辨別故障電流的方法。如果FPI/DSU下游電網(wǎng)引起的容性接地故障電流分量可忽略不計(jì)，則可使用非定向接地故障探測(cè)，且不會(huì)明顯削弱FPI/DSU的性能。

可能存在的分布式電源不會(huì)對(duì)故障電流的方向造成影響。

4.2.2多相故障探測(cè)

本文件中術(shù)語(yǔ)“多相”包含下列故障：

三相故障;

——相間故障；

一跨線故障。

上述三者主要涉及過(guò)電流。

對(duì)于多相故障，如果電網(wǎng)中沒(méi)有分布式電源（或數(shù)量不顯著），則故障電流來(lái)自高壓/中壓變壓器。通常，在分布式電源對(duì)多相故障電流造成的影響不可忽略，或在采用環(huán)形配電網(wǎng)的情況下，需要采用定向型FPI/DSU。

4.3用于諧振接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)）中的FPI/DSU

4.3.1接地故障探測(cè)

概述

影響故障電流的因素有：電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、消弧線圈設(shè)計(jì)（純感性、帶有阻性的感性或帶有短時(shí)阻性的感性等）、中壓中性點(diǎn)接地方式、諧振線圈的調(diào)諧、零序損耗和故障電阻。

2

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GB/T41135.2—2021

兩種主流解決方案是可行的：一是采用“純”消弧線圈（一個(gè)僅有內(nèi)部損耗且電阻分量可忽略的固定或可調(diào)的電感器），二是將一個(gè)電阻器與電感并聯(lián)，以增加由線圈產(chǎn)生的阻性電流分量。

“純”消弧線圈

對(duì)于“純”消弧線圈，將線圈調(diào)諧到電網(wǎng)容性電流和電網(wǎng)元件固有損耗值接近100%補(bǔ)償時(shí)，中壓電網(wǎng)中引起的容性接地故障電流被消弧線圈的感性分量所補(bǔ)償，故其接地故障電流極小，且主要呈阻性。此吋，當(dāng)接地故障發(fā)生在同一個(gè)高壓/中壓變電站母線電網(wǎng)中的任一位置時(shí)，接地故障電流的大小接近于0。

此外，通過(guò)所有FPI/DSU的接地故障電流，無(wú)論他們?cè)陔娋W(wǎng)中的位置如何（故障位置的上游或下游），都主要是無(wú)功分量（任何FPI/DSU中的剩余電流和剩余電壓的矢量關(guān)系都是相同的，剩余電流超前剩余電壓90°），有功分量可忽略不計(jì)（該分量是唯一可以修改故障饋線上關(guān)于正常饋線的剩余電流和剩余電壓間的矢量關(guān)系的分量）。

因此，為探測(cè)相對(duì)地故障，中性點(diǎn)經(jīng)“純”消弧線圈接地系統(tǒng)中的FPI/DSU應(yīng)為定向型。注：不采用阻性-感性消弧線圈（見(jiàn)）.用非定向型FP1/DSU配合臨時(shí)改變電網(wǎng)架構(gòu)來(lái)探測(cè)一個(gè)接地故障是可能的。例如：用一個(gè)與線圈并聯(lián)的電容和以不同形式投退該電容造成消弧線圈的失諧。

阻性-感性消弧線圈

如果一個(gè)高阻值電阻與消弧線圈并聯(lián)，將中性點(diǎn)暫時(shí)或永久性接地，則此時(shí)：

一如果有功分量可忽略不計(jì)，那么安裝在正常饋線或故障下游FPI/DSU上通過(guò)的接地故障電流主要是無(wú)功電流分量（矢量關(guān)系約為剩余電流超前剩余電壓90°）;

一如果有功分量不可忽略不計(jì)，那么安裝在故障饋線故障上游FPI/DSU上通過(guò)的接地故障電流為阻性-無(wú)功電流（矢量關(guān)系通常為剩余電流超前剩余電壓90°?180°）。

當(dāng)接地故障發(fā)生在同一變電站母線電網(wǎng)中任一位置時(shí)，接地故障電流的值接近接地電阻的有功電流。

因此，中性點(diǎn)經(jīng)阻性-感性消弧線圈接地系統(tǒng)中的FPI/DSU應(yīng)有定向或非定向接地故障探測(cè)能力，以實(shí)現(xiàn)相對(duì)地故障探測(cè)。

即使電網(wǎng)中存在分布式電源，也不會(huì)對(duì)故障電流的方向造成影響。

注：可能會(huì)需要FPI/DSU探測(cè)間歇性接地故障。

4.3.2多相故障探測(cè)

見(jiàn)4.2.2。

4.4中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)）中的FPI/DSU

過(guò)電流探測(cè)既能用來(lái)探測(cè)接地故障，又能用來(lái)探測(cè)多相故障。

如果電網(wǎng)中沒(méi)有分布式電源（或分布式電源數(shù)量不顯著），則故障電流來(lái)自高壓/中壓變壓器。如果電網(wǎng)存在顯著數(shù)量的分布式電源，則需要采用定向型FPI/DSU。

此外，根據(jù)分布式電源中性點(diǎn)和分布式電源變壓器組的情況，要求采用接地定向型FPI/DSU探測(cè)來(lái)自分布式電源的相對(duì)地電流。

4.5中性點(diǎn)阻抗接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)）中的FPI/DSU

4.5.1接地故障探測(cè)

在高壓/中壓變電站中，如果中壓系統(tǒng)中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地，則可假設(shè)為故障電流來(lái)自高壓/中壓變壓器。

3

庫(kù)七七標(biāo)準(zhǔn)下載

GB/T41135.2—2021

選擇定向型或非定向型FPI/DSU,取決于中性點(diǎn)接地電阻的阻值（阻值越低，則中性點(diǎn)電流越大，因此在一些情況中，不需要定向探測(cè)）、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)容性電流和探測(cè)故障阻抗值所需的靈敏度。

發(fā)生接地故障時(shí)，在中性點(diǎn)接地電阻流過(guò)少量或中等的中性點(diǎn)電流的情況下，推薦使用定向型FPI/DSU探測(cè)接地故障。這是為了在高阻接地故障時(shí)獲得適當(dāng)?shù)撵`敏度。由此得到的接地故障電流不會(huì)比純電容式接地故障電流分量高許多。

發(fā)生接地故障時(shí)，在中性點(diǎn)接地電阻流過(guò)中等或大量的中性點(diǎn)電流的情況下，可使用非定向型FPI/DSU。采用此方法，接地故障電流大于電網(wǎng)容性電流。

4.5.2多相故障

見(jiàn)4.2.2。

4.6分布式電源數(shù)量顯著系統(tǒng)中的FPI/DSU

當(dāng)FPI/DSU安裝位置上游（或在同一母線的另一條中壓饋線上）發(fā)生故障，其下游的分布式電源提供的故障電流分量與FPI/DSU的過(guò)電流定值相當(dāng)時(shí)，可以認(rèn)為此時(shí)電網(wǎng)中的分布式電源是顯著存在的。

此時(shí)，如果分布式電源對(duì)短路電流影響明顯（見(jiàn)5.2.6和5.2.7）,貝I]FPI/DSU應(yīng)有針對(duì)相故障的定向探測(cè)功能。有關(guān)相對(duì)地故障探測(cè)，見(jiàn)4.2.1,4.3.1,4.4和4.5.1。如果FPI/DSU有多相過(guò)電流定向探測(cè)功能，則也應(yīng)有相對(duì)地電流探測(cè)功能。

注：該版本的FPI/DSU也可以：

——進(jìn)行多項(xiàng)智能電網(wǎng)配置管理（如果智能電網(wǎng)是分布式電源滲透率高的配電網(wǎng)）；

一即使在分布式電源存在時(shí)提供附加功能（例如：包含自愈和自動(dòng)電源恢復(fù)功能的先進(jìn)電網(wǎng)自動(dòng)化）；——支持便捷的電網(wǎng)重構(gòu)，支持用于電壓調(diào)節(jié)的分布式電源有功功率和無(wú)功功率控制。

FPI/DSU也適用于除輻射狀配電網(wǎng)之外的其他配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)（例如：中壓饋線的閉環(huán)運(yùn)行模式）。

4.7根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行模式和故障類(lèi)型對(duì)故障探測(cè)FPI/DSU的要求匯總

4.1?4.6所描述的FPI/DSU要求匯總見(jiàn)表lo

表1只涉及是否在FPI上采用定向故障探測(cè)原理，例如：流過(guò)FPI自身故障電流的探測(cè)原理。故障電流方向可由多種不同的方法獲取：

——通過(guò)測(cè)量剩余電壓/相電壓與剩余電流/相電流之間的夾角；

——通過(guò)對(duì)故障發(fā)生后首個(gè)毫秒的電流（和/或電壓）進(jìn)行暫態(tài)分析等。

完整的FPI/DSU分類(lèi)見(jiàn)GB/T41135.1。

第4章內(nèi)容的技術(shù)合理性在第5章中進(jìn)行了證明。

表1根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行模式和故障類(lèi)型對(duì)故障探測(cè)FPI/DSU的要求匯總

故障類(lèi)型

中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行模式

接地故障

中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中的FP1/DSU

諧振接地系統(tǒng)一中

性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的FPI/DSU

諧振接地系統(tǒng)一中

性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的FPI/DSU

直接接地系統(tǒng)

（低阻抗接地中

性點(diǎn)）的FPI/DSU

阻抗接地系統(tǒng)（阻性阻抗接地中性

點(diǎn)）的FPI/DSU

純感性消弧線圈

純阻性-感性消弧

線圈

表1根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行模式和故障類(lèi)型對(duì)故障探測(cè)FPI/DSU的要求匯總（續(xù)）

故障類(lèi)型

中壓電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行模式

接地故障

接地故障電流等于中壓電網(wǎng)容性電流

與電網(wǎng)容性電流相比，接地故障電流

可忽略不計(jì)（如果可完美調(diào)諧）

接地故障電流等于電阻有功電流（通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電網(wǎng)容性電流，如果可完美調(diào)諧）

接地故障電流振幅與多相故障電

流相似

接地故障電流大于電網(wǎng)容性電流

FPI/DSU中的故

障電流：

值取決于電網(wǎng)中

FPI/DSU下游的

容性電流。

剩余電流相對(duì)于剩余電壓的矢量

相位偏移：

在中壓非故障饋線或故障下游的

FPI/DSU上超前

90°，在中壓故

障饋線或故障上

游為滯后90°

FPI/DSU中的故障

電流：

值取決于電網(wǎng)中

FPI/DSU下游的容

性電流。

剩余電流相對(duì)于剩余電壓的矢量相位

偏移：

在中壓非故障饋線或故障下游與中壓故障饋線或故障上

游的FPI/DSU上均為超前90°

FPI/DSU中的故障

電流：

值取決于電網(wǎng)中

FPI/DSU下游的容

性電流。

剩余電流相對(duì)于剩余電壓的矢量相位

偏移：

在中壓非故障饋線

或故障下游的

FPI/DSU上超前90°，在中壓故障

饋線或故障上游為

超前90°?180°

FPI/DSU中的故障電流：

值和剩余電流相對(duì)于剩余電壓的矢量相位偏移均取決于電網(wǎng)中

R/X的比值

FPI/DSU中的故障

電流：

值取決于電網(wǎng)中

FPI/DSU下游的容

性電流和接地電阻

的阻性電流。

剩余電流相對(duì)于剩余電壓的矢量相位偏移：在中壓非故障饋線或故障下游的FPI/

DSU上超前90°，在中壓故障饋線或故障上游為滯后90°~180°

FPI/DSU：傾向于定向（對(duì)故障電阻有更高的靈敏度）

也可能是非定向（靈敏度取決于

FPI位置下游的中壓饋線部分引起的接地故障容性電流）

FPI/DSU：

定向

（鑒于電網(wǎng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)的短暫變換，非定向也是可能的）

FPI/DSU：傾向于定向（對(duì)故障電阻有更高的靈

敏度）

也可能是非定向

（靈敏度取決于

FPI位置下游的中壓饋線部分引起的接地故障容性電流和附加電阻阻性

電流）

FPI/DSU：

非定向

只有當(dāng)中壓非故障饋線或故障下游的接地故障電流在可接受范圍內(nèi)時(shí)，可能是

定向

FPI/DSU：

如果在接地電阻的值為中-低的情況下（接地故障電流的阻性分量與容性分量相當(dāng)或大于容性分量），則為

非定向

只有在接地電阻值很大時(shí)（接地故障電流的阻性分量小于容性分

量），為定向

多相故障

多相故障探測(cè)不受中性系統(tǒng)運(yùn)行影響

存在分布

式電源

只對(duì)多相故障

有影響

只對(duì)多相故障

有影響

只對(duì)多相故障

有影響

故障電流的幅值和方向取決于分布式電源特性和

位置

對(duì)接地故障和多相故障都有影響

只對(duì)多相故障有

影響

5基于電網(wǎng)和故障類(lèi)型的故障探測(cè)原理

5.1概述

故障探測(cè)應(yīng)獨(dú)立于電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式，且在配電饋線上連接有大量分布式電源時(shí)能夠正確地運(yùn)行。如果不能，則需制造商在“應(yīng)用領(lǐng)域”中清晰說(shuō)明。

為保障故障探測(cè)的準(zhǔn)確無(wú)誤，F(xiàn)PI/DSU應(yīng)集成在電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)的故障定位中，至少能與繼電保護(hù)系統(tǒng)配合。

無(wú)論故障定位是由現(xiàn)場(chǎng)人員還是自動(dòng)化系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行,FPI/DSU需要與電網(wǎng)繼電保護(hù)系統(tǒng)有相同的故障探測(cè)能力和靈敏度，是為了避免由于FPI/DSU的靈敏度低于中壓饋線保護(hù)而導(dǎo)致故障定位中可能存在的問(wèn)題。當(dāng)需要探測(cè)和切除一個(gè)高阻值接地故障時(shí)可能會(huì)發(fā)生這些問(wèn)題。

另一方面,FPI/DSU的靈敏度高于中壓饋線保護(hù)時(shí)，可能發(fā)生不準(zhǔn)確的接地故障探測(cè)，并對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員或自動(dòng)化系統(tǒng)起到負(fù)面作用。如果FPI/DSU需進(jìn)行故障存在的確認(rèn)（例如：與FPI/DSU的同時(shí)性故障探測(cè)有關(guān)的中壓饋線繼電保護(hù)跳閘導(dǎo)致的電壓或電流缺失），則后者可以避免。

附錄B中描述了兩種不同的探測(cè)、定位和切除故障的例子。二者都能解決故障，但是對(duì)終端用戶造成的供電中斷的次數(shù)和拓?fù)溆胁煌谋憩F(xiàn)。

圖2和圖3展示了不同運(yùn)行電網(wǎng)中不同種類(lèi)故障的故障電流路徑和矢量圖。對(duì)于FPI/DSU制造商和用戶來(lái)說(shuō)，這是FPI/DSU設(shè)計(jì)和選型時(shí)最基本的原則。

注：圖2、圖3和5.2中所示的矢量圖僅出于對(duì)上述描述的考慮。因此由于受編輯限制，矢量的比例可能是不對(duì)的。中壓系統(tǒng)可分為兩大類(lèi)：中性點(diǎn)直接接地類(lèi)型和其他類(lèi)型（中性點(diǎn)不接地、經(jīng)補(bǔ)償接地等）。這兩類(lèi)系統(tǒng)的接地故障可能會(huì)有完全不同的表現(xiàn)（見(jiàn)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的相關(guān)例子）。

a）電路圖

17

庫(kù)七七標(biāo)準(zhǔn)下載

圖2中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中接地故障的三相圖

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

Cra,SA、TA=Crb.SB.TB=C 每條中壓饋線上的相對(duì)地電容，電容量相等；

A ——故障中壓饋線上探測(cè)接地故障剩余電流的穿心式電流互感器。更多細(xì)節(jié)和其他中

壓中性點(diǎn)工作模式（除直接接地系統(tǒng)）見(jiàn)4.2；

B ——非故障中壓饋線上探測(cè)接地故障剩余電流的穿心式電流互感器。在除直接接地系

統(tǒng)外的所有系統(tǒng)中，其運(yùn)行狀況相近；

EIsd ——標(biāo)量值為一3X\E\的剩余電壓，等于三相相對(duì)地電壓的矢量和?！晔瞧胶庀到y(tǒng)中的相

對(duì)地電壓；

IRA~ICSA+ICTA=J+（2?-y-? ?C?V3~?E=JC/3"?<l>?C?-s/3~?E）=3?M?C?E?e1<3°相對(duì)于（一Ersd）;

Trb=Jcsb+1ctb=—j（2? ?a>?C?-JS?E）=—j0/3?a>?C?^3?E）=3?a>?C?E?e~j9u相對(duì)于（一Ersd）。

圖2中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中接地故障的三相圖（續(xù)）

a）電路圖

圖3直接接地系統(tǒng)中接地故障的三相圖

b）矢量圖

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

Cra.SA.TA=Crb.SB.TB=C 每條中壓饋線上的相對(duì)地電容，電容量相等；

A ——故障中壓饋線上探測(cè)接地故障剩余電流IR的穿心式電流互感器。更多細(xì)節(jié)和其他中

壓中性點(diǎn)工作模式（除直接接地系統(tǒng)）見(jiàn)4.2；

B ——非故障中壓饋線上探測(cè)接地故障剩余電流IR的穿心式電流互感器。在除直接接地系

統(tǒng)外的所有系統(tǒng)中，其運(yùn)行狀況相近。

Icsa&b=<0?C?E?ei3°"=（夸4）? ?C?E；

Icta&b=co?c?E?e>150'=（—j ?C?E；

I ICSA+ICTA+,SC=/RB十JSCI

IRB=/csb+1CTA=j（2?-y?CO.C?E=j.C?E=o>?C?E? 相對(duì)于Er。

非故障和故障饋線上的容性電流分量在上述系統(tǒng)中占1/3。因此,1sc?1ra.Irb等（ZRA、JRB等可忽略不計(jì)）。

圖3直接接地系統(tǒng)中接地故障的三相圖（續(xù)）

5.2接地故障探測(cè)和中性點(diǎn)接地方式

5.2.1 _般要求

接地故障電流取決于中性點(diǎn)接地方式和故障阻抗。

應(yīng)根據(jù)FPI/DSU所安裝的中壓電網(wǎng)中每個(gè)中性點(diǎn)接地方式，對(duì)FPI/DSU進(jìn)行設(shè)計(jì)和試驗(yàn)。

5.2.2中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中的接地故障探測(cè)

相對(duì)于剩余電流傳感器方向的電流流向見(jiàn)圖4和圖5O

矢量圖和符號(hào)說(shuō)明見(jiàn)圖6。

L4:Zc4

Ll:Zci

L2:Zc2

L3:/c3

圖4中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)——故障（故障位于FPI/DSU的下游）上游的FPI/DSU接地故障電流方向探測(cè)

LI:7ci

L2:/c2

L3:/c3

L4:/c4

圖5中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)——故障（故障位于FPI/DSU的上游）下游的FPI/DSU接地故障電流方向探測(cè)

^rsd

J*

-V

V

案例A

Al=/ci+/c2+^C3=A：一,C4

=4：1+/C2+^C3+A：4_l+

a)

下游故障A1探測(cè)電流

b）容性剩余電流

^■rsd

廠rsd

，C1

^C3 ,C4

^C1ic2』C3

』C2 】C3

一?

-?

V

' v

V-

Ir2=I。一2

厶2—人：4_2 厶2—人？1+人：2+人：3=人?一人

案例B

案例C

/ci?C2 ?C3

下游故障A2探測(cè)電流

d）上游故障A3探測(cè)電流

c)

人?1 人?3 人：4_1 人?4_2

人?1lc2Jc3

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明:

A

3

e）各電流矢量關(guān)系

——下游故障；

上游故障；

Irl ——由中壓饋線保護(hù)A1測(cè)量;

Ir2 由中壓饋線保護(hù)A2測(cè)量；

Ia ——由中壓饋線保護(hù)A3測(cè)量;

注：對(duì)于其他非故障饋線上的電流，其特性相同。

0

ICl、IC2、JC3、IC4

If

In

IC4_lIC4_2=JC4;

IC4_lIC4_upstream

T=T'

1C4_2iC4_downstream

——剩余電流互感器（或測(cè)量剩余電流的電流傳感器）所在位置；

一饋線1、2、3、4的容性剩余電流（等于連接在同一中壓母線上的每個(gè)中壓饋線的三相容性電流之和）；

故障電流=Ic=所有連接到同一中壓母線的中壓饋線容性剩余電流（3X<oXCe）XE之和（￡=系統(tǒng)中的相對(duì)地電壓）；

—饋線4始端，由剩余電流互感器或電流傳感器測(cè)得的剩余電流;Irl=Ic-Ic4；

一饋線4上.FPI/DSU上游的容性剩余電流;一饋線4上，F(xiàn)PI/DSU下游的容性剩余電流;

圖6關(guān)于圖4和圖5中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的矢量圖

Ir2 ——饋線4上，F(xiàn)PI/DSU下游的接地故障，由FPI/DSU測(cè)得的剩余電流（等于Ic—Jc4_d_s_m）;

Ir3 ——饋線4上,FPI/DSU上游的接地故障，由FPI/DSU測(cè)得的剩余電流（等于JC4_d_s?_）;

Ersi ——標(biāo)量值為一3X|E|剩余電壓，等于相對(duì)地電壓的三相矢量和。E是平衡系統(tǒng)中的相對(duì)地

電壓；

案例A ——A1下游的接地故障；

案例B ——A2下游的接地故障；

案例C ——A3上游的接地故障。

圖6關(guān)于圖4和圖5中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的矢量圖（續(xù)）

如果FPI/DSU是非定向型的，則其電流定值設(shè)定應(yīng)高于饋線下游部分（相對(duì)于FPI/DSU位置）的容性電流，以避免上游接地故障發(fā)生時(shí)出現(xiàn)錯(cuò)誤指示。

這可能極大地削弱其靈敏度。例如當(dāng)下游容性電流約等于或高于上游容性電流時(shí)（在下游電網(wǎng)是地下電纜網(wǎng)情況下），可能無(wú)法實(shí)現(xiàn)探測(cè)功能。

圖7、圖8和圖9簡(jiǎn)要說(shuō)明了三種情況。為了更好的闡述，按各種現(xiàn)象依次進(jìn)行描述。

當(dāng)A4-2的下游發(fā)生接地故障（見(jiàn)圖7），且沒(méi)有定向接地故障電流探測(cè)功能時(shí)，用于探測(cè)故障的最大電流定值為Ic-Ic4_2（故障電阻為0且不考慮電流互感器和傳感器的準(zhǔn)確度）。電流定值越小，F(xiàn)PI/DSU靈敏度越高。

1

（C1+C2+C3） C4_l C4_2

4l=A?l+ + = —^C4 42=A?—A?4_2

一剩余電流互感器（或測(cè)量剩余電流的電流傳感器）所在位置；一剩余電流互感器（或測(cè)量剩余電流的電流傳感器）的常規(guī)方向；

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明:

圖7非定向故障探測(cè)中FPI/DSU電流定值與接地故障電流間的關(guān)系

（故障位于FPI/DSUA4-2的下游）

Zd ——正序阻抗（即正序電壓與正序電流之比）；

Zi ——負(fù)序阻抗（即負(fù)序電壓與負(fù)序電流之比）；

/ci.Ic2Uc3,Ic4——饋線1、2、3、4的容性剩余電流（等于連接在同一中壓母線上的每個(gè)中壓饋線的三相容性電流之和）；

Ic 剩余電流之和,ICl+C2+C3+04=E=接地故障電流；

Re ——接地故障電阻；

In ——饋線4始端，由剩余電流互感器或電流傳感器測(cè)得的剩余電流；當(dāng)故障發(fā)生在FPI/DSU下游

時(shí)'Irl=IC—IC4；

IC4_l+fC4_2=ICti

Ic4_i ——饋線4上,A4-2上游及A4-1下游的容性剩余電流；

Ic4_2 ——饋線4上,A4-2下游的容性剩余電流；

Ir2 ——接地故障發(fā)生在A4-2下游時(shí)，由A4-2剩余電流互感器或傳感器測(cè)得的剩余電流（等于Ic-

IC4_2）；

A1、A2、A3 ——位于饋線1、2、3出口處的FPI/DSU,發(fā)生接地故障且接地電阻值RE可忽略不計(jì)時(shí)，分別被

ICl、JC2、JC3影響。

圖7非定向故障探測(cè)中FPI/DSU電流定值與接地故障電流間的關(guān)系

（故障位于FPI/DSUA4-2的下游）（續(xù)）

當(dāng)接地故障發(fā)生在A4-1下游、A4-2上游（見(jiàn)圖8），且沒(méi)有定向接地故障電流探測(cè)功能時(shí)，其最大電流定值為Zc-Ic4（故障電阻為0且不考慮電流互感器和傳感器的準(zhǔn)確度）。電流定值越小，F(xiàn)H/DSU靈敏度越高。

然而，A4-2的最小電流定值應(yīng)大于Joo?以避免錯(cuò)誤的故障電流路徑探測(cè)。

cs

X

ro

（C1+C2+C3） C4_l C4_2

4l=:A?l+4：2+/c3=/c—/c4

圖8非定向故障探測(cè)中FPI/DSU電流定值與接地故障電流間的關(guān)系

（故障位于FPI/DSUA4-1的下游和FPI/DSUA4-2的上游）

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

0 ——剩余電流互感器（或測(cè)量剩余電流的電流傳感器）所在位置；

——剩余電流互感器（或測(cè)量剩余電流的電流傳感器）的常規(guī)方向；

zA ——正序阻抗（即正序電壓與正序電流之比）；

Zi ——負(fù)序阻抗（即負(fù)序電壓與負(fù)序電流之比）；

Ici、/c2Jadct——饋線1、2、3、4的容性剩余電流（等于連接在同一中壓母線上的每個(gè)中壓饋線的三相容性電流之

和）；

Ic 剩余電流之和，Jci十C2+C3+C4=E=接地故障電流；

RE ——接地故障電阻；

Irl ——饋線4始端，由A4-1剩余電流互感器或電流傳感器測(cè)得的剩余電流；當(dāng)故障發(fā)生在A4-1下游

時(shí)'Jrl=Ic—IC4;

IC4_lIC4_2=ICti

IC4?1 ——饋線4上,A4-1下游及A4-2上游的容性剩余電流；

Ia_2 ——饋線4上,A4-2下游的容性剩余電流；

A1、A2、A3 ——位于饋線1、2、3出口處的FPI/DSU,發(fā)生接地故障且接地電阻值RE可忽略不計(jì)時(shí)，分別被

ICl、IC2、■?C3影響。

圖8非定向故障探測(cè)中FPI/DSU電流定值與接地故障電流間的關(guān)系

（故障位于FPI/DSUA4-1的下游和FPI/DSUA4-2的上游）（續(xù)）

X

CQ

C4—2

C4?l

O

Al、A2、A3

A?4_2

^C4_l

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

0 ——剩余電流互感器（或測(cè)量剩余電流的電流傳感器）所在位置；

——剩余電流互感器（或測(cè)量剩余電流的電流傳感器）的常規(guī)方向；

圖9非定向故障探測(cè)中FPI/DSU電流定值與接地故障電流間的關(guān)系

（故障在中壓母線上并位于任何FPI/DSU的上游）

zd ——正序阻抗（即正序電壓與正序電流之比）；

Z. ——負(fù)序阻抗（即負(fù)序電壓與負(fù)序電流之比）；

IdJu:Jo./u!——饋線1、2、3、4的容性剩余電流（等于連接在同一中壓母線上的每個(gè)中壓饋線的三相容性電流之和）；

I（' 剩余電流之和-IC1+IC2+IC3+C1=Ip.=接地故障電流；

re ——接地故障電阻；

I +八'1_2=I（.'I?

Icj ——饋線4上，A4-1下游及A4-2上游的容性剩余電流；

——饋線4上，A4-2下游的容性剩余電流；

A1.A2.A3 ——位于饋線1、2、3出口處的FPI/DSU.發(fā)生接地故障且接地電阻阻值7?E可忽略不計(jì)時(shí)，分別被

/（'IJc2影響。

圖9非定向故障探測(cè)中FPI/DSU電流定值與接地故障電流間的關(guān)系

（故障在中壓母線上并位于任何FPI/DSU的上游）（續(xù)）

無(wú)論是A2還是A1下游發(fā)生接地故障情況，在沒(méi)有定向接地故障電流探測(cè)功能的情況下，A1、A2和A3的最小電流定值分別是、込和八、3故障電阻為0且不考慮電流互感器和傳感器的準(zhǔn)確度）。此外，中壓母線上發(fā)生接地故障時(shí)，A4-1和A4-2的電流定值應(yīng)分別大于心4和八.4_2。

電流定值越大，正常饋線或故障饋線故障下游的FPI/DSU探測(cè)出錯(cuò)的可能性就越小。這意味著，在FPI/DSU的非定向故障探測(cè)中：

一正確的故障探測(cè)是由下游饋線特征和上游電網(wǎng)特征共同決定的。

一FPI/DSU電流定值應(yīng)大于其下游電網(wǎng)的接地故障電流分量，且小于其上游的整個(gè)電網(wǎng)的接地故障電流分量。這可能導(dǎo)致FPI/DSU的靈敏度降低。

—每個(gè)FPI/DSU應(yīng)有不同的電流定值，因此在不同的安裝位置應(yīng)設(shè)定不同的靈敏度?！潆娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化可能改變故障電流分量，導(dǎo)致故障探測(cè)失準(zhǔn)。

因此，推薦采用FPI/DSU的定向探測(cè)：不同算法可用于故障方向的探測(cè)（無(wú)功探測(cè)原則、故障發(fā)生后首個(gè)毫秒的暫態(tài)分析等）。

5.2.3諧振接地系統(tǒng)中接地故障探測(cè)

純諧振接地（只有電感）

相對(duì)于剩余電流傳感器方向的電流流向示意圖見(jiàn)圖10和圖11。

矢量圖和符號(hào)說(shuō)明見(jiàn)圖12。

Ll:Zci

L2:/c2

L3:7c3

L4:7c4

圖10純諧振接地系統(tǒng)——由故障點(diǎn)上游的FPI/DSU進(jìn)行接地故障電流方向的探測(cè)

（故障位于FPI/DSU的下游）

Ll:7ci

L2:7c2

L3:7c3

L4:/c4

圖11純諧振接地系統(tǒng)——由故障點(diǎn)下游的FPI/DSU進(jìn)行接地故障電流方向的探測(cè)

（故障位于FPI/DSU的上游）

e）各電流矢量關(guān)系

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

A

B

In

Ir2

Ir3

——下游故障；

——上游故障；

——由中壓饋線保護(hù)A1測(cè)量；——由中壓饋線保護(hù)A2測(cè)量；——由中壓饋線保護(hù)A3測(cè)量；

注：故障饋線上同一FPI的上游或下游故障，相對(duì)于剩余電壓，故障電流的大小和角度都是相同的。

0

L1、L2、L3、L4

ICl、IC2、/C3、IC4

——剩余電流互感器（或測(cè)量剩余電流的電流傳感器）所在位置；

中壓饋線1、中壓饋線2、中壓饋線3、中壓饋線4；

一饋線1、2、3、4的容性剩余電流（等于連接在同一中壓母線上的每個(gè)中壓饋線的三相容性電流之和）；

A?1人、2A?3

/ci

,C2

/C3

Aj4_1 A：4_2

_J

Al=/ci+-/c2+介3__/c4=7c4_1H~/c4_2=^C4案例A

V

A,=—/ci=一(/ci+/c2+/c3+,C4_l+/c4_2)

b）容性剩余電流與線圈感性電流

E

/ci/c2,C3

/ci

/c2

fa

A：4_l

a）下游故障Al探測(cè)電流

/ciA22 ^C3

案例B

案例C

A.3=,C4_2

人2=人?1+lc2+人?3+?C4_1 =—人：4_2=?C4_2

Yrl=/ci+Yc2+JC3一氏=—7c4=^C4_1I^C4_2

c）下游故障A2探測(cè)電流

d）上游故障A3探測(cè)電流

A

Al=/ci+A：2+A：3+^C4

圖12關(guān)于圖10和圖11純諧振接地系統(tǒng)的矢量圖

Ie ——故障電流=［電網(wǎng)中的容性剩余電流（3\^\6\：）\￡之和一線圈中的感性電流（IL）］一零值

（相位相同，不用算矢量和）。電網(wǎng)分量中的零序損耗（有功電流分量）可忽略不計(jì)（E是系統(tǒng)中的相對(duì)地電壓）；

11. 線圈中的感性電流=一;

Li 饋線4始端，由剩余電流互感器或電流傳感器測(cè)得的剩余電流:Ir］=（Ic— ）—Il=十

Ic2+In=與L方向相同）（相位相同，不用算矢和）。電網(wǎng)分中的零序損耗（有功電流分M）可忽略不計(jì)；

I（：1_1十ICL2=ICI;

/cci=ZcLupS.rram——饋線4上.FP1/DSU上游的容性剩余電流；

Ic4_2=Ic4.do?_——饋線4上.FP1/DSU下游的容性剩余電流；

Ir2 饋線4上，由FPI/DSU測(cè)得的下游接地故障的剩余電流-,Ir2=Ici十/c2+Ici十ICl_ —11.=

IC1_dow?s（r?m（與Il.方向相同）（相位相同，不用計(jì)算矢和）；

L.3 ——饋線4上，由FP1/DSU測(cè)得的上游接地故障的剩余電流（等于J

Ersil ——標(biāo)量值為一3X|E|剩余電壓，等于相對(duì)地電壓的三相矢量和。E是平衡系統(tǒng)中的相對(duì)地

電壓；

案例A ——A1下游的接地故障；

案例B A2下游的接地故障；

案例C ——A3上游的接地故障。

圖12關(guān)于圖10和圖11純諧振接地系統(tǒng)的矢量圖（續(xù)）

在下游故障和線圈中100%為容性電流的情況下，通過(guò)FPI/DSU的電流是下游中壓饋線的容性電流和最小中性有功電流的矢量和（由于線圈內(nèi)部損耗和所有電網(wǎng)中其他的零序阻性分量，最小中性有功電流并未在圖10或圖11中標(biāo)示出來(lái)，通常非常小，可忽略）。

如果線圈中不完全為容性電流，則通過(guò)FPI/DSU的電流是由于過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償產(chǎn)生的容性/感性電流（該電流是線圈感性電流有意或無(wú)意未完全補(bǔ)償中壓電網(wǎng)容性總電流產(chǎn)生的FPI/DSU下游中壓饋線的容性電流和中性點(diǎn)有功電流的矢量和。

對(duì)于以上兩種情況，該電流（通過(guò)FPI/DSU的）與下游容性電流相當(dāng)，或者比其小，并且與正常饋線（以及相對(duì)FPI/DSU）上的故障電流有相同的方向。因此，即使是當(dāng)系統(tǒng)處于百分之百的電網(wǎng)總?cè)菪噪娏鲿r(shí)，用純中性阻抗來(lái)判斷接地故障電流的方向非常困難，F(xiàn)PI/DSU應(yīng)有定向探測(cè)功能：可以使用不同的算法（例如：無(wú)功探測(cè)原理、假設(shè)線圈內(nèi)部損耗足夠大、暫態(tài)分析等）。

電感并聯(lián)電阻的諧振接地（阻抗接地）

相對(duì)于剩余電流傳感器方向的電流流向示意圖見(jiàn)圖13和圖14。

矢量圖和符號(hào)說(shuō)明見(jiàn)圖15。

GB/T41135.2—2021

GB/T41135.2—2021

Ll:7ci

L2:?c2

L4:7c4

L3:/c3

25

庫(kù)七七標(biāo)準(zhǔn)下載

圖13

LI:/ci

L2:Zc2

L3:7c3

L4:/c4

電感永久并聯(lián)電阻的諧振接地——由故障上游的FPI/DSU進(jìn)行相對(duì)地故障電流方向的探測(cè)（故障位于FPI/DSU的下游）

圖14電感短時(shí)并聯(lián)電阻的諧振接地系統(tǒng)——由故障下游的FPI/DSU進(jìn)行相對(duì)地

故障電流方向的探測(cè)（故障位于FPI/DSU的上游）

厶1=九1+/c2+^C3—h+^R=—人：4+^R=(Aj4_1+A：4一2)+

Zcl fc2 /c3 Aj41 Zc42

/c

/l=—A?=—(A?1+A?2+A?3+/c4_1+/c4_2)

a）下游故障A1探測(cè)電流

b）容性剩余電流與線圈感性電流

圖15關(guān)于圖13和圖14電導(dǎo)并聯(lián)電阻的諧振接地系統(tǒng)的矢量圖

GB/T41135.2—2021

0

L1、L2、L3、L4

ICl、IC2、IC3、JC4

If

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明:

一下游故障;

一上游故障;

——由中壓饋線保護(hù)A1測(cè)量;

Ir2 由中壓饋線保護(hù)A2測(cè)量;

Ir3 由中壓饋線保護(hù)A3測(cè)量；

注：A3無(wú)法測(cè)量上游故障的阻性故障電流（IR），所以通常來(lái)說(shuō)，故障電流相角取決于故障相對(duì)于FPI的位置（上游

或下游）。

——剩余電流互感器（或測(cè)量剩余電流的電流傳感器）所在位置；

中壓饋線1、中壓饋線2、中壓饋線3、中壓饋線4；

一饋線1、2、3、4的容性剩余電流（等于連接在同一中壓母線上的每個(gè)中壓饋線的三相容性電流之和）；

一故障電流=電網(wǎng)中容性剩余電流（3X?jXCe）XEa線圈感性電流k、電網(wǎng)損耗引起的線圈及

附加阻性電流的三者矢量和ZR。當(dāng)線圈調(diào)諧到WO%JC時(shí)約等于IR，

（E=電力系統(tǒng)中的相對(duì)地電壓）;

線圈的感性電流=—Ic>

在饋線4始端，由剩余電流互感器或傳感器測(cè)得的剩余電流，對(duì)應(yīng)容性電流（Jc—fC4）=：（3XaJXCE）XE-IC4],線圈感性電流込和電網(wǎng)零序損耗引起的線圈及附加阻性電流的矢

量和，約等于與h方向相同的（-Ic4）與心的矢量和，即IR1=：（Ic-Tc4）+Tl]+Tr（E是系統(tǒng)中的相對(duì)地電壓）；

Ic4_l=Ic4_?p5trem——饋線4上,FPI/DSU上游的容性剩余電流;Ic4_2=Ic4_downStream——饋線4上,FPI/DSU下游的容性剩余電流;

圖15關(guān)于圖13和圖14電導(dǎo)并聯(lián)電阻的諧振接地系統(tǒng)的矢量圖（續(xù)）

Ir2 ——饋線4上，由FPI/DSU測(cè)得的下游接地故障的剩余電流，對(duì)應(yīng)容性電流（IC（'Idownslrcam）

［（3Xw\CE）\E—JC1_d?nslrc?.im］、線圈感性電流和電網(wǎng)損耗引起的線圈及附加阻性電流的矢量和，約等于與k方向相同的（IC IC4_downstream）與IK的矢量和。Ia-2=

［（丁C C4_downstream）ZL］Ir（E是系統(tǒng)中的相對(duì)地電壓）；

/r3 ——饋線4上，由FP1/DSU測(cè)得的上游接地故障的剩余電流（等于/cLdo?s,r?m）:

Ir ——通過(guò)（等效）并聯(lián)電阻的電流；

E.,d ——標(biāo)M值為一3X|E剩余電壓，等于相對(duì)地電壓的三相矢M和。E是平衡系統(tǒng)中的相對(duì)地

電壓；

案例A ——A1下游的接地故障；

案例B ——A2下游的接地故障；

案例C ——A3上游的接地故障。

圖15關(guān)于圖13和圖14電導(dǎo)并聯(lián)電阻的諧振接地系統(tǒng)的矢量圖（續(xù)）

在非定向故障探測(cè)中，判斷故障電流的方向是非常困難的。FPI/DSU的靈敏度（最小定值）與通過(guò)（等效）并聯(lián)電阻的電流有功分量和FPI/DSU下游饋線部分的容性電流有關(guān)。

如果FPI/DSU下游電網(wǎng)對(duì)接地故障電流的影響大于或約等于上游電網(wǎng)（對(duì)接地故障電流的影響），則只有利用（等效）并聯(lián)電阻產(chǎn)生的電流有功分量才能正確判斷故障方向。

電流的有功分量提高了FPI/DSU的電流靈敏度，使其可以探測(cè)到下游的故障，因此能避免有損害的運(yùn)行，也為高阻值故障探測(cè)提供了足夠的靈敏度。

FPI/DSU應(yīng)有定向探測(cè)功能。如果無(wú)定向故障探測(cè)功能，則其靈敏度可能被大幅削弱，這取決于與故障電路串聯(lián)的阻性元件的總阻值。

在一條中壓饋線含有更大分量（根據(jù)容性電流，與其他所有中壓饋線有關(guān)）的電網(wǎng)中，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的變化會(huì)導(dǎo)致FPI/DSU故障探測(cè)失準(zhǔn)。

為探測(cè)故障電流方向，可以采用不同的算法（例如：有功度量探測(cè)原則、故障后首個(gè)毫秒暫態(tài)分析等）。

如果發(fā)生下游故障且線圈中完全為容性電流時(shí)，則通過(guò)FPI/DSU的電流是其下游中壓饋線的容性電流和中性有功電流的矢量和。

如果線圈中不完全為容性電流，則通過(guò)FPI/DSU的電流是由于過(guò)補(bǔ)償或欠補(bǔ)償產(chǎn)生的容性/感性電流（該電流是線圈感性電流有意或無(wú)意未完全補(bǔ)償中壓電網(wǎng)容性總電流產(chǎn)生的FPI/DSU下游中壓饋線的容性電流和中性點(diǎn)有功電流的矢量和。

對(duì)于有功電流，可考察以下兩種情況：

一永久并聯(lián)電阻：中性有功電流值相對(duì)較低（數(shù)安培或數(shù)十安培），使得總接地故障電流較小。此時(shí)，F(xiàn)PI/DSU中的電流約等于或小于下游容性電流，且與非故障饋線（及相應(yīng)FPI/DSU）上的故障電流方向相同（相對(duì)無(wú)功分量而言）。由于線圈的失諧可以忽略，且總電流很小，所以需要定向型FPI/DSU。

一短時(shí)并聯(lián)電阻：當(dāng)電阻處于使用狀態(tài)時(shí)，接地故障電流增大到一定程度以進(jìn)行定向探測(cè)。此方案中，中性有功電流相對(duì)較大（見(jiàn)5.2.4）。

為探測(cè)故障電流方向，可能采用不同的算法（有功度量或無(wú)功度量探測(cè)原則、暫態(tài)分析等）。

5.2.4中性點(diǎn)阻抗接地系統(tǒng)（電阻接地）的接地故障探測(cè)

相對(duì)于剩余電流傳感器方向的電流流向示意圖見(jiàn)圖16和圖17。

矢量圖和符號(hào)說(shuō)明見(jiàn)圖18。

GB/T41135.2—2021

Ll:Zci

L2:Zc2

L3:7c3

L4:7(j4

圖16電阻接地系統(tǒng)——由故障上游的FPI/DSU對(duì)相對(duì)地故障電流

方向的探測(cè)（故障位于FPI/DSU的下游）

Ll:7ci

L2:Zc2

L3:ZCS

L4:7c4

圖17電阻接地系統(tǒng)——由故障下游的FPI/DSU對(duì)相對(duì)地故障電流

方向的探測(cè)（故障位于FPI/DSU的上游）

AllAl'24：3

A?1 /c2 A?3

1+,C2+A?3

A、2+/c3+/k=

案例A

-?

/ci+Zc2+/c3+/|<

a）下游故障A1探測(cè)電流

d）上游故障A3探測(cè)電流

c）下游故障A2探測(cè)電流

圖18關(guān)于圖16和圖17電阻接地系統(tǒng)的矢量圖

GB/T41135.2—2021

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

A

B

Li

Ir2

——下游故障；

——上游故障；

——由中壓饋線保護(hù)A1測(cè)量；——由中壓饋線保護(hù)A2測(cè)量；

Ir3

——由中壓饋線保護(hù)A3測(cè)量；

注：A3無(wú)法測(cè)量上游故障的阻性故障電流（IR），所以通常來(lái)說(shuō)，故障電流相角取決于故障相對(duì)于FPI的位置（上游

或下游）。

0

L1、I.2、L3、L4

ICl、Ic2、IC3、IC4

——剩余電流互感器（或測(cè)量剩余電流的電流傳感器）所在位置；

一中壓饋線1、中壓饋線2、中壓饋線3、中壓饋線4；

一饋線1、2、3、4的容性剩余電流（等于連接在同一中壓母線上的每個(gè)中壓饋線的三相容性電流之和）；

Ir

——接地電阻上通過(guò)的電流；

If ——故障電流=電網(wǎng)中容性電流（3Xo>XCe）XE和接地電阻阻性電流的矢量和，g[JIF=Ic+Ir

（E是電力系統(tǒng)中的相對(duì)地電壓）；

Irl 饋線4始端，由剩余電流互感器或傳感器測(cè)得的剩余電流，對(duì)應(yīng)于容性電流（IC—IC4）=

：（3XcoXCe）XE-IC4]和接地電阻阻性電流的矢量和，BPIR1=（Ic-Ic4）+Ir（E是電力系統(tǒng)中的相對(duì)地電壓）；

圖18關(guān)于圖16和圖17電阻接地系統(tǒng)的矢量圖（續(xù)）

ICl_l+八'1_2=I（.'I;

八.=ZcL-pM^n.——饋線4上.FPI/DSU上游的容性剩余電流；

——饋線4上,FP1/DSU下游的容性剩余電流;

1,2

—饋線4上，由FPI/DSU測(cè)得的下游接地故障的剩余電流，對(duì)應(yīng)于容性電流（IC_ICLdownsIrcam）=［（3\tt>XCE）\E—CLdownslrcam］和接地電阻阻性電流的矢 和，即IR2=

（11■一ICl_clowns<rc?m>+1R（E是電力系統(tǒng)中的相對(duì)地電壓）；

113

rscl

—饋線4上，由FP1/DSU測(cè)得的上游接地故障的剩余電流（等于）；一標(biāo)M值為-3X|E剩余電壓，等于相對(duì)地電壓的三相矢M和。E是平衡系統(tǒng)中的相對(duì)地電壓；

案例A

案例B

案例c

—A1下游的接地故障；

—A2下游的接地故障；

—A3上游的接地故障。

圖18關(guān)于圖16和圖17電阻接地系統(tǒng)的矢量圖（續(xù)）

由于IR通常遠(yuǎn)大于Jc（也遠(yuǎn)大于/C4_tkns_ni）.FPI/DSU可以是非定向的，故障電流的方向由電網(wǎng)特征決定。FPI/DSU的靈敏度（最小定值設(shè)置）只與相關(guān)。

5.2.5中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的接地故障探測(cè)

在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，接地故障與多相故障類(lèi)似，矢量圖見(jiàn)圖3。

FPI/DSU可以是非定向的，因?yàn)楣收想娏鞯姆较蛴呻娋W(wǎng)特征決定（除非電網(wǎng)中存在大量分布式電源）。

接地故障電流的相位取決于相序回路的功率因數(shù)。

因此，故障位置的不同（靠近高壓/中壓變壓器或分布于饋線上），以及下文描述的案例——故障位置上游的導(dǎo)線類(lèi)型的不同（架空線、地下電纜等），均會(huì)產(chǎn)生各種差異較大的情況。

5.2.6無(wú)分布式電源或可忽略情況的過(guò)電流探測(cè)

無(wú)分布式電源

所考慮的電路見(jiàn)圖19。

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

Isc ——從中壓電網(wǎng)中FIP/DSU上游高壓/中壓變壓器流經(jīng)中壓饋線的故障電流分量；

lSco=Isc——對(duì)于任何相間或三相故障上游的FPI/DSU；

lsco=0——對(duì)于任何相間或三相故障下游的FPI/DSU。

圖19無(wú)分布式電源存在的輻射狀電網(wǎng)中的過(guò)電流——利用非定向FPI/DSU進(jìn)行

正確的電流探測(cè)（相對(duì)于過(guò)電流探測(cè)有非常好的靈敏度）

分布式電源可忽略

所考慮的電路見(jiàn)圖20。

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

Isc ——從中壓電網(wǎng)中FIP/DSU上游高壓/中壓變壓器流經(jīng)中壓饋線的故障電流分量；

Jscm=Isc+1SC_1+Isc_2——對(duì)于任何相間或三相故障上游的FPI/DSU;

Isc4_2=O ——對(duì)于任何相間或三相故障下游的FPI/DSU；

lsc?i ——由非故障中壓饋線上的中小功率發(fā)電機(jī)流向故障中壓饋線的短路電流分量（低于繼電

保護(hù)和FPI/DSU最大電流的定值）;

ISC_2 ——由非故障中壓饋線上的中小功率發(fā)電機(jī)流向故障中壓饋線的短路電流分量（比繼電保

護(hù)和FPI/DSU兩者最大電流的定值都低）。

圖20分布式電源可忽略的輻射狀電網(wǎng)的過(guò)電流——利用非定向FPI/DSU進(jìn)行

正確的故障探測(cè)（相對(duì)于過(guò)電流探測(cè)有非常好的靈敏度）

對(duì)于相間故障來(lái)說(shuō)，故障電流的方向由無(wú)分布式電源或分布式電源可忽略的輻射電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中的高壓/中壓變壓器決定。定向型FPI/DSU不是必要的。

5.2.7存在大量分布式電源情況的過(guò)電流探測(cè)（短路電流值顯著增大）

所考慮的電路見(jiàn)圖21。

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he

Acj

/SC_DER_1.1

Ll:7sc_iA

L2:Zsc_2A

L3:Zsc_3A

a）故障位置上游的FPI/DSU

L4

Ac_der_i.i

/sc

,sc」

LI:/sc_iA

/scDER2.1

/SCJ)HR_3.1

L2:Zsc_2A

L3:7sc_3A

J)F：R4.3

ISC4_2一,SC_1+,SC_2+1SC_3+/sc+/SCJ)KR4.4+,SC_

b）故障位置下游的FPI/DSU

標(biāo)引序號(hào)說(shuō)明：

0

Ise

ISC_1、ISC_2、ISC_3

ISC4_1=JsCH-ISC_1+ISC_2+ISC_3

一相電流互感器（或測(cè)量過(guò)電流的傳感器）；

一位于中壓饋線保護(hù)和/或FPI/DSU安裝位置上游的高壓/中壓變壓器提供的短路故障電流分量；

——位于連接在非故障中壓饋線1、2和3上的中小功率發(fā)電機(jī)給饋線4提供的短路故障電流分量（它們比繼電保護(hù)和FPI/DSU兩者最大電流的定值低或高都有可能）；

一相間或三相故障時(shí)由中壓饋線保護(hù)探測(cè)得到的電流（可能大于也可能小于繼電保護(hù)裝置最大電流整定值）。

圖21存在大量分布式電源的輻射狀電網(wǎng)的過(guò)電流——利用非定向FPI/DSU探測(cè)

故障不可靠（探測(cè)結(jié)果不正確或極低的靈敏度）

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ISC4_2=Isr+ISC_1+ISC_2+ISC_3+（ISC_DER4.4+ISC_DER4.3） 位于中壓饋線上FPI/DSU下游位置的相間或二相故

障的電流分量（沿饋線4來(lái)自FP1/DSU上游分布式電源，可能大于或小于FP1/DSU最大電流整定值）:

I ~ISC_DP：R1.2+ISC_DER1.1 位于中壓饋線上FPI/DSU上游位置的相間或二相故

障的電流分量（沿饋線4來(lái)自FPI/DSU下游分布式電源，可能大于或小于FPI/DSU最大電流整定值）。

圖21存在大量分布式電源的輻射狀電網(wǎng)的過(guò)電流——利用非定向FPI/DSU探測(cè)

故障不可靠（探測(cè)結(jié)果不正確或極低的靈敏度）（續(xù)）

該情況下，在由同一變電站母線供電的配電網(wǎng)中任何位置上，短路電流都含有來(lái)自分布式電源的電流分量。

電流分量尚不明確，因?yàn)樗c發(fā)電機(jī)的類(lèi)型和特性，以及系統(tǒng)接地方式密切相關(guān)，典型理論值為：——同步機(jī)，范圍大約在6p.u.?8p.u.標(biāo)稱電流之間（次暫態(tài)電抗）；

異步機(jī)（無(wú)自勵(lì)系統(tǒng)），范圍大約在8p.u.?10p.u.標(biāo)稱電流之間，數(shù)10ms；

一逆變器，范圍大約在1.1p.u.?1.3p.u.標(biāo)稱電流之間等。

在一些情況下，一次能源的類(lèi)型影響較?。?/p>

——水能；

化石能；

風(fēng)會(huì)旨;

一太陽(yáng)能等。

并且，發(fā)電機(jī)的使用方式（與發(fā)電周期、熱電聯(lián)產(chǎn)、純發(fā)電等相關(guān)）影響也較小。

由圖21所示，由于大量分布式電源的影響，無(wú)論是中壓饋線繼電保護(hù)裝置還是FPI/DSU.通過(guò)非定向指示探測(cè)過(guò)電流，也許不可能得到正確的探測(cè)結(jié)果。

對(duì)于存在大量分布式電源的配電網(wǎng)，分布式電源與高壓/中壓變壓器提供的故障電流相似，因此應(yīng)有定向型FPI/DSU.以探測(cè)過(guò)電流故障。

如果故障點(diǎn)在FPI/DSU位置附近，則可采用電壓記憶原理，即記錄故障發(fā)生前至少一組健全相的電壓（線電壓或相電壓）。

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附錄A

（資料性）

環(huán)網(wǎng)中FPI或DSU的故障探測(cè)示例

A.1概述

本附錄給出了一個(gè)環(huán)網(wǎng)中FPI或DSU的故障探測(cè)示例，介紹了一種基于二端口網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)思想的環(huán)網(wǎng)建模方法。下述研究的電網(wǎng)拓?fù)涫怯蓙?lái)自于變電站同一條一次母線的兩條輻射狀出線閉合構(gòu)成的環(huán)路。

A.2二端口模型

一個(gè)中壓線路可以由一個(gè)集中參數(shù)模型來(lái)表示。不依賴于所用的模型，每條線路分支（例如：?jiǎn)蜗啵┡c所采用的模型無(wú)關(guān)，均可假設(shè)為二端口模型。

圖A.1所示模型為線性無(wú)源型。

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圖A.1二端口

輸人值與輸出值之間的關(guān)系可由式（A.1）線性方程得出:

Ji]LcdJ2_

式中：

r——縱向線路分支上每千米的電阻，單位為歐姆每千米（fl/km）；I 縱向線路分支上每千米的電感，單位為亨每千米（H/km）;

c——縱向線路分支上每千米的電容，單位為法每千米（F/km）；a 線路長(zhǎng)度，單位為千米（km）;

z=rj;

3^=jcoc（在絕緣良好的線路中，電導(dǎo)可忽略）；

k=\/zy;

A=cosh（々a）;

B=zosinh（々a）;

C=——sinh（々a）o

在單線路分支的情況下（例如以均質(zhì)材料制造時(shí)），D=A。上述2X2矩陣中的各元素可通過(guò)傳輸線方程得到。

A.3閉環(huán)線路外的線路發(fā)生故障時(shí)對(duì)零序值的分析

當(dāng)輻射狀中壓電網(wǎng)上發(fā)生故障時(shí)，故障線路所在母線上的正常區(qū)段的零序電壓均剛好超前于零序電流90°，且與中性點(diǎn)是否接地?zé)o關(guān)。

在一個(gè)閉環(huán)線路中，當(dāng)故障發(fā)生在同一母線上的另一條線路上時(shí)，零序電壓與零序電流之間的夾角從90°開(kāi)始變化，這個(gè)變化取決于測(cè)量點(diǎn)的位置和線路的物理特性。

如果上述的變化未知，則FPI或DSU的設(shè)置就可能會(huì)導(dǎo)致意外跳閘。下面介紹一種評(píng)估此類(lèi)變化的方法。

當(dāng)零阻抗接地故障發(fā)生在一條母線上（母線上還連接著回路上的其他分支線路）的其中一條線路上時(shí)，零序回路的零序電壓和滿額相電壓相近。

零序回路由一系列環(huán)節(jié)（二端口）級(jí)聯(lián)而成，從中壓母線到同一母線上的最后一個(gè)環(huán)節(jié)（見(jiàn)圖A.2）。這種情況時(shí)，零序縱向阻抗和橫向阻抗都應(yīng)加以考慮。

母線

二端口

r2 二端口

圖A.2二端口級(jí)聯(lián)

因此，將H,?定義為z因子二端口的復(fù)矩陣，回路等效矩陣見(jiàn)式（A.2）：

（A.2）

i=l

式中：

N 支路數(shù)量。

首先可以得出的是，由于矩陣H,支路具備非齊次性，故可得A^D。

31

計(jì)算回路中不同區(qū)段的零序電壓和零序電流。首先，分解帶兩個(gè)零序電流^^和J2，Isd的系統(tǒng)，這兩個(gè)零序電流流經(jīng)回路上兩個(gè)支線的中壓母線。

因?yàn)檫@兩個(gè)分支連接在同一中壓一次母線上，所以有Vl.rsd^^z.rsd^Vrsd。見(jiàn)式（A.3）:

Vrsd

11，rsdj

hi,i

^2,1

"1，2

"2,2」

rsd

M2,rsd

(A.3)

式中：，因此用于解這個(gè)系統(tǒng)的電流和不相等。系統(tǒng)的解見(jiàn)式（A.4）和式（A.5）:

?A

zk

rsd

tvr-

rsd

?A

-

Tx

\l7

(A.4)

(A.5)

(A.6)

如果回路的初始電流和最終電流已知，則可以反向計(jì)算出每個(gè)區(qū)段的電流。當(dāng)計(jì)算出支路7下游的零序電壓和零序電流后，可通過(guò)式（A.6）得到回路中不同區(qū)段的零序電壓和零序電流：

j，rsd

^=>-1?

=立^7-1

vIsA

_Zj，rsd_

i=Q

1，rsd_

式中:

Vprsd和Vj，rsd——二端口7的零序電壓和零序電流。

A.4閉環(huán)上發(fā)生故障時(shí)