利用暂态信号的配电网单相接地故障定位方法研究

作     者：葛珍珍 

作者单位：山东建筑大学 

学位级别：硕士

导师姓名：鲁守银;孙勇

授予年度：2018年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080803[工学-高电压与绝缘技术] 08[工学] 

主      题：单相接地故障 故障定位 暂态零模电流频率 斜率距离 RTDS 

摘      要：配电网直接与电力用户相连,是保证对用户可靠供电的关键环节。由于结构复杂、节点众多且运行环境多变,配电线路单相接地故障多发。为避免单相接地故障时线路立即跳闸停电,中压配电网中性点广泛采用不接地和经消弧线圈接地方式。发生单相接地故障时,故障电流小、系统三相电压基本保持对称,短时间内可带故障对用户供电;并且部分瞬时性接地故障可自动恢复,不需要停电处理,具有较高的供电可靠性。但接地故障持续期间会产生过电压,加速绝缘劣化甚至导致绝缘击穿,使单相接地转化为相间短路,造成整条线路停电。如果导线断线坠落在地面上,还存在人身触电的安全隐患。因此,需要迅速确定接地故障位置,便于及时采取措施隔离故障。但由于接地故障电流小、消弧线圈补偿改变故障特征等原因,配电网单相接地故障的准确定位难度很大,是配电网领域亟待解决的一项关键技术难题。本文在深入分析配电网单相接地故障暂态信号特征的基础上,研究利用故障暂态信号的单相接地故障定位方法,主要开展的研究工作和取得成果如下:(1)提出了比较暂态零模电流频率的故障定位方法。分析了单相接地故障时暂态零模电流的分布规律,利用故障点同侧暂态零模电流频率相近、故障点两侧暂态零模电流频率差异大的特点实现故障定位。提出了一种简化的暂态零模电流频率计算方法,可有效减少求解暂态频率所需的计算量,便于工程应用。(2)提出了利用斜率距离差异的故障定位方法。基于故障点同侧暂态零模电流相似程度高、故障点两侧暂态零模电流相似性低的特点,引入了斜率距离理论,对暂态零模电流波形相似性进行度量。当两相邻检测点的暂态零模电流波形斜率距离大于阈值,则认为这两点零模电流波形不相似,该两点间线路为故障区段。相比于计算暂态零模电流相关系数,该方法容错性更好,对检测点间的时间同步精度要求较低,便于现场实施。(3)利用数字仿真和现场故障数据进行验证。使用RTDS实时仿真系统搭建典型配网模型,获取仿真数据,利用MATLAB软件进行数据计算,对所提出的两种故障定位方法进行验证。使用实际的现场故障录波数据进一步验证。结果表明,本文所提方法可有效实现接地故障定位。本文所提出的两种利用暂态信号定位方法,不受消弧线圈的影响,仅需要采集暂态零模电流信号,现场容易实施。比较暂态零模电流频率法可以使用简化的频率计算方法,检测终端只上传频率值,通讯数据量小,仅对检测终端采样频率有一定要求。计算暂态零模电流波形斜率距离的方法只需要上传斜率数据,通讯数据量较小,对终端的采样频率、对时精度和计算能力均要求较低,具有较强的适用性。数字仿真和现场数据验证表明,本文所提两种方法正确有效,具备现场实际应用条件。