基于注入法的小电流接地系统故障定位新方法

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1、第28卷第3期Vol.28No.3642004年2月10日Feb.102004基于注入法的小电流接地系统故障定位新方法张慧芬1!2!潘贞存1!桑在中11.山东大学电气工程学院山东省济南市2500612.济南大学信息科学与工程学院山东省济南市250022摘要!介绍了基于tS注入法7的小电流接地系统单相接地故障选线定位保护O当故障停电后9该保护就存在绝缘恢复和定位困难的问题O为此提出了一种定位新方法O该方法通过向停电后的接地线路故障相外加恒定直流高压9再注入交流停号9并根据所注交流停号的消失点准确地判定故障位置O基于新方法的故障定位装置运行

2、很咸功O关键词!继电保护9小电流接地系统9故障定位9注入法中图分类号!TM773引言基于注入法的单相接地故障离线定位法小电流接地系统发生单相接地故障后接地故系统发生单相接地故障时切断故障线路后故障的选线测距和定位一直是备受关注的研究课题障线路从系统中隔离出来如图1所示故障相等经过多年的探讨已经具有多种故障选线的原理和效电路如图2所示方法有些方法在实际系统中得到了较好的应用在故障测距和定位方面近年来也有许多研究例如文献12提出利用单相接地后的故障电压和电流的特点进行测距和定位文献34提出在故障出线处加方波诊断信号根据故障后电路拓扑结构的变

3、化用频域分析进行定位这些方法在理论上可图l停电后故障线路和交流信号注入示意图行但在实用化方面还存在不少困难和限制尚未得Fig.lSketchmapfaultlineandAcsignalinjecting到推广和应用文献5～7提出了基于S注入法afterpOwercut的选线定位原理它利用故障时暂时闲置的电压互感器注入交流信号电流在故障线路中跟踪寻找所注入信号的通路进行选线和定位按该方法研制的选线定位装置已大量应用于我国配电系统但该原理要求必须在配电线路不停电的情况下由巡线人员手持定位探测器沿接地线路人工定位花费的图2停电后故障相等效电

4、路时间较长有可能在此期间引发系统中的第2点接Fig.2E

5、流寻踪的离号电流的消失点就是接地故障点在遇有分支线路线故障定位新方法考虑到线路停电后绝缘可能恢的情况下只要离开分支点一段距离视注入信号电复该方法首先通过外加直流高压使接地点保持击流的强度和探测器的灵敏度而定对每一分支进行穿状态然后注入交流检测信号通过寻踪注入的交探测探测到有信号电流的分支即为有故障的分支流信号找出故障的准确位置线路沿故障分支继续探测遇信号电流的消失点即找到分支上的故障点收稿日期-2003-03-11O注入交流信号电流频率的选取方法为为了防#研制与开发#张慧芬等基于注入法的小电流接地系统故障定位新方法65止现场50Hz工频

6、及其谐波的干扰同时考虑对该.3故障距离的粗略计算信号的探测采用磁性接收天线和信号处理取注入根据图3可粗略计算故障距离设注入交流信信号电流的频率在工频n次谐波和n+1次谐波之号电流的频率为f*其角频率为o*=2。f*注入的间n为正整数本方法采用220Hz交流电压电流分别为.2停电后绝缘的恢复问题U=!2Usino*1+要重新击穿接地点必须对接地线路外加高压I=!2Isino1可加交流高压也可加直流高压交流高压最好用则有50Hz的交流其大小应和停电前系统的电压相当才能将接地点重新击穿例如对10kV线路考虑U=IZL+Rd1式中为u超前i的角

7、度R为接地过渡电阻Z到分布电容和线路阻抗以及过渡电阻的影响需要dL为线路首端和故障点之间的线路阻抗Z约5kVA的容量装置体积大结构笨重而加直流L=R0l+高压不存在分布电容间题所需容量可大大减小本jX0*l其中R0和X0分别为基频下线路单位长度电o*方法采用外加直流高压外加直流高压将接地点重阻和电抗X0*=X0为折算到o*后的电抗o新击穿后维持在一恒定值相当于在图1的M处加将UIZ表达式代入式1有一恒流源不会出现交流情况下的不稳定接地现象Lo*所加直流高压的大小既要保证能将接地点击穿又U=IR0l+Rd+jX0lo要考虑系统的绝缘间题可

8、得故障距离为这样在图1的M处加恒定直流高压将接地点重新击穿后再注入220Hz的交流信号电流见图UR-d3并对其寻踪即可找到接地点此时线路中流l=I2o*过的电流为恒定直流和注入的交流信号电流之和R0+jX0