小电流选线装置综述

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1、小电流选线装置综述一、论文背景电力系统的中性点接地方式是一个综合性的技术问题,它与系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压保护、继电保护、通信干扰及接地装置等问题有密切的关系。电力系统常用的中性点接地方式主要有以下几种直接接地、经小电抗接地、经低阻接地、经高阻接地、经消弧线圈接地、不接地。前三种称为大电流接地系统,后三种称为小电流接地系统。配电网设备繁杂,用户众多,覆盖面广,地理情况变化多样,且受用户增容等外界条件以及城市建设等因素的影响,配电网中发生故障的几率相对较高。配电网故障中绝大部分是单相接地故障。由于小电流接地系统发生单相接地故障时不形成短路回路,只有系统分

2、布电容引起的很小的零序电流,三相线间电压依然对称,不影响系统正常工作。根据我国电力规程规定,小电流接地系统可以带单相接地故障继续运行一小时,这样能够提高供电的持续性和可靠性。但是,小电流接地系统发生单相接地故障时,非故障相对地电压升高,如果发生间歇性弧光接地时,能够引起弧光过电压,系统绝缘受到威胁,容易扩大为相间短路。因此必须尽快找到故障线路,尽快排除故障。为了查找故障线路,传统的方法是通过监测母线上的零序电压来判断是否发生单相接地故障,若发生接地故障,则采用人工逐条线路拉闸的方法判断哪条线路出现故障。当故障线路被断开时,接地故障指示将消失,这就可以确定故障线路。人工拉路的选线方法

3、使正常线路也会瞬间停电。所以对供电部门而言这种传统的人工选线方法浪费人力,降低了供电可靠性,影响了经济效益对用户而言这种方法增加了停电概率,造成不必要的经济损失。近些年，我国针对小电流接地系统发生单相接地故障的保护处理作了大量研究，并研制出了具有不同原理的选线装置，但各种装置的实际运行结果并不是很理想，故障选线的正确率极低。经过研究分析表明，导致选线装置运行效果不理想的原因主要有电网发生单相故障的信号微弱、故障信息复杂不定、选线装置采样能力弱且计算速度慢等。二、国内外选线装置研究现状不同国家因为其历史和条件有所差异，导致相应配电网的中性点接地方式也有所不同。即使在相同条件下，也存在

4、不同接地方式共存的现象。国际上主要采用以下几种接地方式：英国和美国以有效接地方式为主；德国以经消弧线圈接地方式为主；日本和俄罗斯多以非有效接地方式为主；法国由有效接地方式逐渐向经消弧线圈接地方式转变。针对不同的小电流接地系统发生单相接地故障，国外均采取了相应的处理方式，并能够逐步实现发生故障时的准确选线。俄罗斯多以非有效接地方式为主，对保护算法和相关装置进行了充分研究，保护算法从最初的零序过电流保护算法，进一步发展到零序无功功率方向算法以及后来的群体比幅比相法。同时，以此为基础，研制出了几代选线设备并应用到煤炭和供电行业。在日本的配电网中，小电流接地系统主要采用中性点不接地方式，其

5、单相接地主要利用零序电流的无功方向为选线依据。为了适应变电站配电自动化的升级，日本研究了大量的有关方法，在分区段的接地点和获取零序电流的方法上取得了一定的成果，并且将神经网络应用在接地保护中。法国以前的配电网大多数采用大电流接地方式，接地故障保护采用零序过电流保护，为了适应城市建设加快的步伐，采用具有自动调谐功能的消弧线圈来补偿系统增大的电容电流。20世纪末，法国电力公司开始改造中压配电网中性点的接地方式，用小电流接地方式代替大电流接地方式，并规定补偿后的电容电流在40A以下，在此基础上保证对应的有功电流在20A以上，达到利用有功电流实现选线的目的。其选线原理主要包括零序导纳法、有

6、功分量法、残余增量法等。为提高选线的准确性，并有效的区分故障与非故障线路，最近几年提出了采用小波变换和Prony方法对故障暂态信号中的信息(幅值、相位、频率等)进行提取。在美国，单相接地故障保护很少应用在小电流接地系统中，他们大多数采用增加对电网的投资以保证供电可靠性。近几年，美国电气和电子工程学会(IEEE)提出美国对小电流接地系统保护的研究应当加强。自1958年以来，我国相关部门高度重视选线设备的研究，得出了多种选线判据并研制了相应的选线装置。选线判据主要有：零序功率方向判据、故障线路零序电流最大判据、谐波电流方向判据、首半波判据、能量法判据、“S注入法”判据、导纳法判据等。近

7、年来，在提取故障信息方面提出了模式识别、模糊推理和小波分析等方法，提高了故障信息的可靠性。1970年以来，我国电力设备相关公司先后推出了很多产品，如邯山电力自动化研究的02-LH小电流接地选线装置，北京自动化控制设备厂的XJD系列产品，许继电气股份有限公司的ZD系列产品，华北电力大学研制出的1-ML型以及MLA型小电流接地选线装置。20世纪最后10年，华北电力大学杨以涵教授通过多年的理论研究，以非故障线路与故障线路电容电流的相位关系和数值大小为基础，研制了模拟电路类型