配電網(wǎng)故障定位技術(shù)的研究

配電網(wǎng)故障定位技術(shù)的研究

一、抗-b出線點抗阻滯滯法是根據(jù)誤差期間測量的電壓和電流流量，計算故障輸出的抗阻滯沖。如上圖所示的兩端供電系統(tǒng)示意圖,設(shè)在離母線M處L公里的F點發(fā)生接地故障,故障點的接地電阻為Rf,在母線M處測得的電流和電壓之間的關(guān)系為:兩側(cè)故障電流之和:M端測量阻抗為:文獻(xiàn)基于阻抗定位法研發(fā)了一套中壓配電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)。具體分兩個步驟進(jìn)行:首先進(jìn)行信號的分析以確定變電站至故障點的阻抗。然后,將計算的阻抗與根據(jù)電網(wǎng)模型仿真的阻抗進(jìn)行比較。阻抗定位法的定位原理簡單,電氣量容易得到,可靠性好,裝置構(gòu)成相對簡單,但是它的主要問題還在定位精度上。實際中由于故障的過渡電阻、線路不完全對稱、配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜,以及電壓、電流變換器誤差等因素的影響,定位誤差較大。二、s注入信號的注入法“S”注入法是將單相接地線路檢測與接地點的定位結(jié)合起來的方法?！癝”注入法是在小電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時,利用暫時處于不工作狀態(tài)的接地相PT,人為地向系統(tǒng)注入一個特殊信號。通過對該信號的檢測來確定接地線路和接地點,系統(tǒng)母線的每一條出線處安裝一個帶編碼的探測器,根據(jù)探測器的信號來確定接地線路;然后根據(jù)阻抗法計算故障距離或由人工攜帶定位探測器沿線查找故障點。由于電力系統(tǒng)屬于高電壓大電流的強(qiáng)電系統(tǒng),即使其中的含量很低的諧波信號,其強(qiáng)度也會比注入信號強(qiáng)度高得多。如果注入信號與電網(wǎng)中的某一固有信號有相同的特征,則它必然會被固有信號所淹沒,使檢測變得十分困難。因此,該方法應(yīng)合理選擇注入信號的頻率,躲過電力系統(tǒng)工頻及其各次諧波的干擾,以提高定位的分辨率。文獻(xiàn)中提出注入的“S”信號的注入信號頻率f0應(yīng)位于工頻N次與N+1次諧波之間。其采用的信號電流探測器為注入信號電流的接收裝置,它具有很高的放大倍數(shù)和很窄的通頻帶,它既不反映工頻的N次及其以下的各次諧波,也不反映工頻的N+1次及其以上的各次諧波,而只反映頻率為f0的注入信號。這樣使信號電流探測器既躲過了工頻和各次諧波的干擾,又能有效地探測出注入信號?！癝”注入法的特點是無須增加一次設(shè)備,信號發(fā)生設(shè)備與一次強(qiáng)電系統(tǒng)之間通過PT電磁耦合,將信號注入故障系統(tǒng),與一次系統(tǒng)沒有直接電的聯(lián)系,不必考慮絕緣問題;但是該方法實現(xiàn)起來較為復(fù)雜。三、漸進(jìn)組合識別法利用饋線終端單元FTU上傳的參數(shù),經(jīng)過運算實現(xiàn)故障定位的方法稱為基于FTU的故障定位方法。在故障發(fā)生時,各FTU記錄下故障前及故障時的重要信息,上傳到控制中心,經(jīng)計算機(jī)系統(tǒng)分析后確定故障區(qū)段和最優(yōu)恢復(fù)供電方案,最終以遙控方式隔離故障區(qū)段,恢復(fù)健全區(qū)段供電。對于輻射狀網(wǎng)、樹狀網(wǎng)和處于開環(huán)運行的環(huán)網(wǎng),判斷故障區(qū)段只需根據(jù)饋線沿線各開關(guān)是否流過故障電流就可以了。假設(shè)饋線上出現(xiàn)故障,顯然故障區(qū)段位于從電源側(cè)到線路末端的方向上最后一個經(jīng)歷了故障電流的開關(guān)和第一個未經(jīng)歷故障電流的開關(guān)之間的區(qū)段。因此利用FTU上傳的各開關(guān)運行狀態(tài)通過計算即可確定故障區(qū)段。文獻(xiàn)提出了一種基于FTU的小電流接地系統(tǒng)故障定位方法“遞進(jìn)組合識別法”。該方法根據(jù)基于FTU饋線自動化的特性,將零序電流增量分析法和諧振頻率信號電流注入法兩種選線方法加以改進(jìn),并將改進(jìn)后兩個判據(jù)模塊組合使用,以彌補(bǔ)兩種判據(jù)各自存在的局限。將故障具體定位在兩相鄰分段開關(guān)之間。文獻(xiàn)根據(jù)FTU上傳的電流信息,提出了一種新算法:先推導(dǎo)出配電網(wǎng)歸一化區(qū)域負(fù)荷電量,從而進(jìn)行過熱區(qū)域搜索判別出故障區(qū)域。該算法亦可適用于末端饋線段故障及并列多重故障的定位場合?；贔TU的故障定位方法的特點是硬件投資小,容易實現(xiàn),但只能確定故障區(qū)段。四、波定位法行波定位法是根據(jù)行波理論實現(xiàn)的定位方法。行波定位法主要有以下幾種方式:A型行波定位,B型行波定位,C型行波定位。4.1a、b型行波定位A型行波定位方法是利用故障產(chǎn)生的行波進(jìn)行單端定位的方法。在線路發(fā)生故障時,故障點產(chǎn)生的電流(電壓)行波在故障點與母線之間來回反射,根據(jù)行波在測量點與故障點之間往返一次的時間和行波的波速來確定故障點的距離。B型定位原理利用故障點產(chǎn)生的行波到達(dá)線路兩端的時間差來實現(xiàn)定位。C型定位原理與A型定位原理一樣,不同的是它不利用故障發(fā)生時產(chǎn)生的行波信號,而是在故障后,由人工向故障線路注入脈沖信號,然后檢測識別來自故障點的反射波。A、B型行波定位都是在線定位,A型行波定位裝置簡單,但行波在不斷折反射中衰減很大,有時不易區(qū)分反射波是來自故障點還是其它節(jié)點。B型行波定位只利用第一個波頭,信號幅度大,容易識別,計算處理簡單。但線路兩端都需要檢測裝置,且兩端需要通訊聯(lián)系和GPS系統(tǒng)來實現(xiàn)時間同步,投資比較大。由于故障發(fā)生時刻是隨機(jī)的,它與故障原因和線路狀況等因素有關(guān),在電壓接近峰值時發(fā)生故障,能產(chǎn)生最強(qiáng)的暫態(tài)行波電壓。但是如果在電壓過零附近發(fā)生接地故障,故障點產(chǎn)生的電壓行波、電流行波突變量小,變化平緩,因此很難檢測到行波波頭,此時A、B型行波定位都會失效。C型行波是離線定位,該方法不受信號故障時刻行波信號強(qiáng)弱的影響,此外它不需要在各條線路裝設(shè)高頻采集裝置,節(jié)約了裝置投資。但該方法在高阻抗接地和閃絡(luò)性故障時,接地點反射信號很弱甚至不產(chǎn)生反射信號。此時需要高壓脈沖發(fā)生器產(chǎn)生高壓脈沖信號擊穿故障點絕緣,這對信號發(fā)生裝置和數(shù)據(jù)采集裝置提出了更高的要求。s注入法和行波定位法綜上所述,可以看出:目前配電網(wǎng)的各種故障定位方法都有其各自的優(yōu)點和不足。為了達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的,都有各自需要進(jìn)一步解決的技術(shù)問題。從硬件投資上看,基于FTU的故障定位方法和阻抗法可以利用大量已經(jīng)投運設(shè)備,硬件投資小,容易實現(xiàn)?！癝”注入法和行波定位法需要專門硬件設(shè)備,投資大,技術(shù)較復(fù)雜。從原理上看,阻抗法必須設(shè)法消除或減少由于傳感器、過渡電阻、系統(tǒng)運行方式變化等一系列因素帶來的誤差。“S注入法”是將單相接地線路檢測與接地點的定位結(jié)合起來的方法,實現(xiàn)起來