基于FTU和行波法的配电网接地故障定位技术的研究

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1、化工自动化及仪表第38卷基于FTU和行波法的配电网接地故障定位技术的研究徐建军1’2韩晓菲1沙宝良1赵国成1谢明霞1(1．东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江大庆163318；2．哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院，哈尔滨150001j摘要针对FTU定位方法只能确定到故障区段，无法得到故障点准确位置的不足，提出了n’u与行波法相结合的配电网接地故障定位技术，并用MATLAB仿真验证了本方法的正确性。关键词FTU行波法过电流故障区域中图分类号TP026文献标识码A文章编号1000-3932(2011)04-0408-05我国配电网的特点主要是以架空线路为主，分支多、覆盖

2、区域广、接地电阻大，并且多数采用小电流接地方式，接地故障定位问题一直以来没有得到很好解决。特别是相当多情况下要求带故障运行中进行故障定位，即带电定位，其难度更大‘¨。目前比较实用的配电网接地故障带电定位技术为故障指示器方法呤’3o，其不足之处在于对于中性点非有效接地系统而言，接地电流远远小于负荷电流，故障指示器无法进行有效识别，而且该方法只能确定到故障区段，无法确定到故障点的准确位置；另一种方法是基于FTu的定位方法，该方法只能确定到故障区段，也无法确定到故障点的准确位置，仍需要人工进行目测查找。而且传统的故障测距误差往往会很大。由于行波法测距基本不受线路的故障位置、

3、故障类型、线路长度及接地电阻等因素的影响，因此能极大地提高测距精度”j。o笔者提出了FTu与行波法相结合的配电网接地故障定位技术，首先利用线路FTu检测线路零序电压和零序电流判断接地故障的区域，行波法测距是一种利用故障时非工频暂态分量的出现而形成的测距方法。故障发生时，故障分量从故障点开始，以行波的形式向线路两侧分别传播，被安装在线路两端的行波测量装置所接收，通过计算得出故障发生的位置，从而确定接地故障点的准确位置。该方法可进行准确快速定位，最后用MATLAB仿真验证了该技术的正确性与可行性限71。．1利用FTU确定故障区域电力线路发生的故障绝大多数为短路故障。当发生

4、短路故障时，从电源点到故障点会流过比正常运行时的电流大很多的故障电流，因此根据馈线各开关是否流过故障电流就可以判断故障区域。若馈线上出现单一的故障，则故障区段应当位于从电源侧到线路末方向最后一个经历了故障电流的开关和第1个未经历故障电流的开关之间的区段。配电网故障发生后，FTU检测到故障，FTu直接上传给主站，主站收齐故障信息后，利用安装在户外各开关处的柱上盯U提供的故障过电流信息，完成所有的故障的定位。在主站首先生成描述配电网拓扑结构的网络描述矩阵D，再根据故障情况下FTu检测到的各断路器、开关的故障电流的有无及方向，设置矩阵D中对角元素的值；修正后含故障信息的矩阵

5、设为D’，最后依据矩阵D’来判断故障区域。判定条件是故障判定的充分必要条件。1．1网络描述矩阵D以常开型联络开关为分界点对配电网进行分区，仅选择含有故障信息的区域进行运算。将该区间馈线上的断路器、分段开关和常闭型联络开关当作节点进行编号。然后需要给各馈线确定一个正方向，并依据这个方向确定各节点的有向连接关系，最后根据各节点的有向连接关系构造网收稿Et期：20114)1-27(修改稿)基金项目：黑龙江省普通高校骨干教师创薪能力资助计划(1154C,052)；中国博士后科学基金(20090460863)第4期徐建军等．基于兀IU和行波法的配电网接地故障定位技术的研究络描述

6、矩阵D。对于单电源网络，馈线的正方向就是线路功率的流出方向；对于多电源网络，假定该网络只由其中某一个电源供电(该电源可以任意选取)，馈线的正方向就是由该假定电源向全网供电的功率流出方向。若节点i和节点_『之间存在一条馈线且该馈线的正方向是由节点i指向节点．『，则对应的网络描述矩阵D中的元素d；，=1，而以=0。由此可见该网络描述矩阵D是不对称的。如图l所示，假定供电电源为A(也可假定为B或c)，为说明情况，节点编号顺序已被打乱。A136497ll+_852lOA，B，C电源点一测控点·联络开关—一假定正方向图l电源供电模式根据图1可知网络描述矩阵D为：Do1．2故障判

7、定矩阵D’+：发生故障后，若节点i存在故障过电流且故障过电流方向和网络正方向相同，则FTu向控制中心发信号1，控制中心接收到该节点i发来的信号1后置D矩阵中的元素di为1；若节点i存在故障过电流且故障过流方向和网络正方向相反，则盯U不向控制中心发信号。若节点i不存在故障过电流，则FTu也不向控制中心发信号。控制中心对没有发送信号的节点D中对应的元素di为0。这样就形成了修正后的含故障信息的矩阵D’。若图1中节点6和节点4之间发生故障，则修正矩阵D后的矩阵D’为：1．3判断原理判定故障区域的原则是若D’中有元素能同时满足下面两个判定条件，则故障发生在由