基于配电线路故障指示器检测系统的研究

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1、基于配电线路故障指示器检测系统的研究广州南方电力集团科技发展有限公司广东广州510000摘要：精确的配电网故障定位技术，对于加快故障处理和供电恢复速度,减少因故障造成的停电损失，具有重要的现实意义。因此，故障检测原理及设备的选择极为重要。文章研究了“暂态综合判据法”与“有源信号注入法”检测原理在故障指示器的运用，并结合智能配电自动化的发展，对故障指示器检测的发展方向提出了建议。关键词：配电故障；故障点；检测原理；发展方向0前言配电线路固有的“点多、面广、线路长和运行条件恶劣”的特点，在配电线路故障中，发牛单相接地故障率占总故障率的85%以上，选线和定

2、位故障区段困难，严重影响着供电可靠性。故障指示器能为快速查询故障点、快速恢复供电提供有力的保障。早期的故障指示器检测单相接地故障的方法原理主要有：零序电流法、电容电流法、首半波法、5次谐波法等。然而，这些检测原理都有局限与不足之处，都可能影响检测准确性。有研究表明，现有应用的“暂态综合判据法”和“信号源注入法”检测原理，检测准确性较高，很好地满足故障定位的基木要求。木文主要分析“暂态综合判据法”与“有源信号注入法”这两种检测原理在配电线路故障指示器中的运用范围，安装方法要求等，并对故障指示器检测的发展方向提出了建议，以期能不断提高判定的准确率，为快速

3、查询故障点、快速恢复供电提供有力的保障。1暂态综合判据法在单相接地故障出现的短时暂态过程中，故障相电压突然降低会引起线路的分布电容对地放电，非故障相电压突然升高使线路的分布电容充电，因此具有丰富和显著的故障特征量，暂态综合判据法就是通过检测多种故障特征量来判断是否发生了单相接地。接地故障指示器检测的暂态信息特征包括：故障相电压降低；暂态电容电流远大于稳态电容电流几倍到几十倍；线路岀现零序电流，在某个频段内故障线路零序电流方向由线路流向母线；接地瞬间出现高次谐波信号;接地瞬间暂态电容电流和相电压有个固定的相位关系；线路不停电等。根据这些故障信息制定相应

4、的判据：1）线路中有突然增大的暂态电容电流，稳态电流值不小于10。发生接地故障时，40km的架空线路会产生1A的稳态电容电流，3A的暂态电容电流。可以将接地检测的电容电流启动值10设为1A,则只要同一・母线下10kV线路超过40km,指示器就可以有效动作。2）接地线路对地电压降低幅值不小于AU。考虑到系统经过渡电阻接地的情况，电压不会降为零。3）可识别故障电流持续时间不小于At。考虑瞬时接地的情况。4）5次谐波电流突然增大。5）暂态电流方向和瞬时无功功率方向相位比较。只有接地点之前的状态能够满足设定值。动作判据不局限于以上几项，要根据指示器所安装线路

5、的实际网架结构、运行参数确定具体的判据和启动值，如线路的长短不同，指示器的灵敏度不同，因此要根据线路长度设定启动值。暂态综合判据法一般可检测接地电阻小于200Ω的瞬吋性接地故障和永久性接地故障；由于消弧线圈的特性，中性点经消弧线圈接地与中性点不接地的暂态过程是相似的，因此两种接地方式都适用；也不会对系统运行造成影响。但要快速、准确捕捉暂态量，终端必须具备较高的测量和处理能力；由于灵敏度高，误动的可能性较大一点。总体来讲，暂态综合判据法原理采集多种故障暂态信息作为判据，对人量数据进行横向和纵向的比较，综合分析出接地故障及故障位置，较早期的故

6、障指示器提高了动作的准确率。2有源信号注入法采用信号注入法原理是在发生单相接地故障后，由信号源装置主动向系统发送信号，安装在故障通道上的单相接地故障指示器收到这一特殊信号后，做出报警指示来检测单相接地故障。安装在变电站的信号源可以安装在10kV开关室也可以装在室外，它与故障指示器组成故障定位系统。此法不受系统运行方式、拓扑结构、中性点接地方式、以及故障随机因素等的影响，适合于各种不同的小电流接地系统，不需要给故障指示器设定门槛值，对指示器的测量和处理能力要求不高。2.1“S”信号注入法单相接地信号源装置实时监测母线电压和中性点电压，在故障发生后,利用

7、此时原边被短接，暂时处于不工作状态的接地相PT人为向系统注入一个基波频率位于工频n次与n+1次谐波（n为正整数）之间特殊电流信号。该信号只在故障相线路、接地点和大地之间形成通路，在非故障相及非故障线路则不流通,安装在此故障通道上的故障指示器接收到这个特殊频率的信号后就会发岀动作指示。通过线路出口和故障通道上的故障指示器指示可以判断故障出线、故障区段及故障分支。信号注入法不受消弧线圈的影响，不要求线路上装设零序电流互感器，不增加一次设备。因此不影响系统运行，容易实施。但注入信号的强度受电压互感器容量限制，当接地电阻较大时线路上分布电容会对注入的信号分流

8、,给故障定点带来干扰，所以不适合检测高阻接地。如果接地点存在间歇性电弧现象，注入的信号在线路中将不连续，给检