【正文】 摘要 I 摘 要 本文基于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)平臺，在分析和研究用于單相接地故障判據(jù)的諸多電 氣特征量的基礎上，構建了三維邏輯空間分析模型，提出了一種接地故障定位的新 算法。該算法綜合考慮了配電網(wǎng)絡中的各個節(jié)點呈現(xiàn)的電氣特征和電氣分布規(guī)律， 體現(xiàn)了邏輯“ 0”、“ 1”的等同貢獻。文中還對算法的形成予以理論推導并給出算法 誤差容錯函數(shù)，具體算例的分析結果從多個側面驗證了該算法的正確性和有效性。 關鍵詞：配網(wǎng)自動化，小電流接地系統(tǒng)，特征判據(jù)，空間分析模型，邏輯算法，故 障定位 ABSTRACT Based on the platform of Distribution Automation, this paper does some research and analysis on several electric characteristics, from which single phasetoground fault could be distinguished. In the paper, a logical space of model is built and a new logical algorithm is proposed. This algorithm considers synthetically electric character of the whole nodes of power works and electric rules, and accept the effect of logic “ 0” , which play the same role as logic “ 1” . Otherwise, the paper gives theoretical proof and evolution of how the algorithm es into being, and defines erroradmit function. Lastly, the algorithm is validated by three examples in three aspects. Liu Daobing (Power System？ and its Automation) Directed by Prof. Xu Yuqin KEY WORDS: distribution automation, smallcurrent grounding work, characteristic criterion, model of space for analysis, logical algorithm目錄 I 目 錄 中文摘要 ABSTRACT 第一章 引言 .............................................. 1 課題背景和意義 ................................................... 1 中性點接地方式概述 .......................................... 1 配電自動化概述 .............................................. 2 單相接地故障保護的背景 ..................................... 2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析 ............................................... 5 本文主要工作 ...................................................... 6 第二章 配電自動化系統(tǒng)概述 ................................ 7 配電自動化系統(tǒng)構成 ............................................... 7 主站系統(tǒng) .................................................... 7 通訊系統(tǒng) .................................................... 8 配電終端 ................................................... 10 FA 的實現(xiàn) ........................................................ 11 故障定位的實現(xiàn)思路 .............................................. 12 第三章 單相接地故障時各 特征量分析 ........................ 14 原理簡介 ......................................................... 14 零序電流無功分量 ................................................ 15 零序電流的有功分量 .............................................. 17 零序?qū)Ъ{ ......................................................... 18 負序電流 ......................................................... 19 暫態(tài)零序電流 SFB 分量 ............................................ 21 基于小波變換的零序暫態(tài)方向 ...................................... 23 第四章 故障定位的邏輯算法構建 ............................ 26 構建模型 ......................................................... 26 提出邏輯算法 ..................................................... 27 誤差分析 ......................................................... 27 算例驗證 ......................................................... 29 特征量判據(jù)誤選 ............................................. 30 節(jié)點失效 ................................................... 31 隨機干擾 ................................................... 32華 北 電 力 大 學 碩 士 學 位 論 文 題 目：基于配電自動化系統(tǒng)單相接地故障定位的研究 英 文 題 目： study on locating technique of single phasetoground fault based on distribution automation 研究生姓名：劉道兵 專業(yè)：電氣工程及其自動化 研 究 方向：電力系統(tǒng)繼電保護 導 師 姓名：徐玉琴 職稱：教授 2021 年 5 月 25 日華北電力大學碩士學位論文 1 第一章 引言 目前我國 6kV~35kV 中壓配電網(wǎng)多采用中性點非直接接 地方式，主要包括中性 點經(jīng)消弧線圈接地、中性點經(jīng)電阻器接地、中性點不接地 [1] 等方式，通常稱為小電 流接地方式。對于配電網(wǎng)的單相接地保護，人們長期以來研究頗多，提出了許多原 理和分析方法，也研制出了許多基于不同原理和方法的保護裝置，但由于受到諸多 條件和因素的限制，對單相接地故障的處理基本上停留在故障選線這一層面。而且， 現(xiàn)有的小電流接地選線裝置的選線正確率普遍偏低，存在著嚴重的漏選和誤選，從 而嚴重影響供電質(zhì)量。隨著我國配電網(wǎng)改造的不斷深入和配網(wǎng)自動化系統(tǒng)試點的逐 步開展，對小電流接地系統(tǒng)單相接地故障 的處理具備了深入到故障定位層面上的條 件。本文正是基于配電自動化系統(tǒng)，對單相接地故障定位進行深入探討與研究。 課題背景和意義 中性點接地方式概述 配電網(wǎng)中性點接地方式的選擇需要從技術上進行分析，同時兼顧經(jīng)濟成本，應 結合電網(wǎng)的現(xiàn)狀與發(fā)展規(guī)劃進行技術經(jīng)濟比較，全面考慮，使系統(tǒng)具有更優(yōu)的技術 經(jīng)濟指標，避免因決策失誤而造成不良后果。 中性點不接地，實際上是經(jīng)過集中于電力變壓器中性點的等值電容接地的，其 零序阻抗多為一有限值，而且不一定是常數(shù)。如在工頻零序電壓作用下，零序容抗 銳減，高次諧波電 流驟增，有時甚至在正常運行情況下也會引起通信干擾。 中性點經(jīng)電阻接地，是指在系統(tǒng)中性點接入適當?shù)碾娮?，該電阻與系統(tǒng)對地電 容構成并聯(lián)回路，是電容電荷釋放元件。從限制弧光接地過電壓的角度考慮，電弧 從點燃到熄滅期間，因系統(tǒng)所積累的多余電荷能夠通過接地電阻泄漏掉，故基本上 不會產(chǎn)生間歇性電弧接地過電壓。中性點經(jīng)電阻接地，由于接地電流大，能夠簡化 繼電保護，方便地檢測接地故障線路，又有利于降低系統(tǒng)的絕緣水平，使一些進口 的用于中性點直接接地系統(tǒng)的電氣設備的電力電纜能在中性點經(jīng)小電阻接地的系 統(tǒng)中使用，具有較高的經(jīng) 濟效益。但是，中性點經(jīng)電阻接地，特別是以架空線路為 主的配電網(wǎng)，其單相接地故障的幾率比高壓網(wǎng)絡大，相應的跳閘次數(shù)會大大增加。 如果尚未實現(xiàn)環(huán)網(wǎng)供電，則停電次數(shù)將會增加，使供電可靠性降低。 中性點經(jīng)消弧線圈接地時，雖然調(diào)諧電感只在一個不大的范圍內(nèi)變動，但系統(tǒng) 的零序阻抗卻接近于無窮大。運行中的消弧線圈和現(xiàn)代的自動跟蹤補償裝置并不都 是恰好在諧振點運行，在一般情況下它們多采用略微偏離諧振點的過補償運行方 式，“諧振接地”比較符合中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的實際情況，所以中性點經(jīng)目錄 II 適用性分析 ....................................................... 33 目前存在的問題 ............................................. 33 改善條件 ................................................... 33 第五章 結論與展望 ....................................... 35 結論 ............................................................. 35 展望 ............................................................. 36 深入分析探討 ............................................... 36 基于配電自動化系統(tǒng)單相接地故障定位的發(fā)展趨勢 ............. 36 參 考 文獻 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 37 致 謝 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ..39 在學期間發(fā)表的學術論文和參加科研情況 ...................... 40華北電力大學碩士學位論文 4 出接地電阻，對于非故障線路，接地電阻趨向于無窮大；而對于故障線路，可以給 出接地電阻的估計值。這樣就可以估算出高阻接地（例如 30～ 100kO）故障時的接 地電阻值。而且在接地電阻很大的情況下，由于 接地電阻比線路阻抗大得多，因而 故障距離不影響選線。 暫態(tài)首半波法是利用發(fā)生單相接地的瞬間（ u(t)=0 除外）非故障線路暫態(tài)零序 電流和電壓首半波的方向相同，暫態(tài)零序功率由母線流向線路；而對于故障線路暫 態(tài)零序電流和電壓首半波的方向相反，暫態(tài)零序功率由線路流向母線，據(jù)此可選出 故障線路。該方法適用于中性點不接地及經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)。但是，如果故障瞬 間為基波電壓零點附近則自由分量很小，首半波電流較小，可能出現(xiàn)死區(qū)。 注入法選線原理是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，首先用絕緣檢測的電壓獲得接 地故障相別，然后通 過該相電壓互感器向電網(wǎng)注入一種頻率躲開工頻及其倍頻的信 號電流，接地相的 PT 原邊相當于被短接，由副邊感應的信號電流只在接地線路中 流通，經(jīng)過接地故障點后即行返回，非接地相的線路中沒有信號電流。只要檢測各 線路中有無注入信號電流，便可進行故障選線。而通過對注入信號電流和電壓的檢 測，計算變電所到接地故障點之間的電抗，便可實現(xiàn)故障測距。應用此法還可進行 運行方式的識別，區(qū)分配電網(wǎng)諧振狀態(tài)與單相接地狀態(tài) [17] 。這種方法的優(yōu)點是，原 理簡單明了，將狀態(tài)識別與單相接地選線結合在一起。它的缺點是結構比較復雜， 要附加信號源，探測儀等額外的設備，且探頭的