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《架空线路小电流接地故障零模电压信号获取新方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第33卷第6期Vol.33No.62009年3月25日Mar.25,2009架空线路小电流接地故障零模电压信号获取新方法11222孙波,孙同景,徐丙垠,薛永端,王涛(1.山东大学控制科学与工程学院,山东省济南市250061;2.山东科汇电力自动化有限公司,山东省淄博市255087)摘要:提出一种通过电场感应获取架空线路小电流接地故障零模电压信号的新方法。阐述了线路下方由三相电压共同产生电场的特征,提出故障前后垂直地面方向电场的变化量与零模电压基本成比例关系,通过感应该电场变化量可以获取暂态及稳态零模电压信号。提出利用电荷放大器
2、和平行金属极板组成的电场传感器感应空间电场获取零模电压信号的方法。最后通过仿真和试验验证了该方法的正确性。关键词:小电流接地;故障信号获取;电场;零模电压;电场传感器;电荷放大器中图分类号:TM835;TM773;TM726.30引言感器,阐述了传感器的原理、构成及现场应用的若干问题。国内中压配电网广泛采用中性点非有效接地运行方式,发生接地故障的概率很高,尤其是架空线1架空线路周围电场特征分析路,发生接地故障后很难查找故障点。小电流接地小电流接地故障检测中有的方法利用稳态信故障定位技术近年来在理论上有了较大进展,但是号,有的方
3、法则使用几百赫到几千赫的暂态信号,不很多实际应用中的关键技术问题没有得到解决,零论是稳态还是暂态电场均可看做准静态场。模电压信号的获取便是其中之一。[627]利用等效电荷法计算三相架空线路周围的目前,对于分支众多、结构复杂的配电线路,主电场强度。在与三相导线垂直的平面内建立坐标系要利用馈线终端单元(FTU)或故障指示器检测线统,如图1所示。[122]路的零模电流分布来寻找接地故障区段。但是只利用零模电流确定故障区段,往往可靠性不高,某些很具优势的故障检测方法,需要同时检测零模电[3]压和零模电流信号。目前,电力系统中主要利用电
4、磁式电压互感器获取零模电压信号。随着技术的发展,光学电压互感器有了较大发展,但是离实用还[425]有一定距离。如果沿线安装大量的电磁式电压互感器来获取零模电压信号,不仅投资巨大,需要停电安装,而且大量的互感器容易引起线路的铁磁谐图1三角形排列三相导线与检测点坐标系统振,不适合在线路中大量应用,很多有效的故障定位Fig.1Referenceframeoftrigonaloverheadlines方法因此受到限制,不能在实际中得到应用。因此,设三相导线坐标为(Xk,Yk),k=a,b,c,检测点从工程实用的角度出发,研究新的、易于
5、实现的零模P坐标为(x,y)。设:地面电位为0;A,B,C三相导电压信号获取方法具有重要意义。线的电位分别为ua,ub,uc;单位长度线路中等效电本文提出一种利用电场感应获取小电流接地故荷分别为τa,τb,τc。则有:障暂态及稳态零模电压信号的新方法。在详细分析-1τaλ11λ12λ13uaua了架空线路下方故障前后电场特征的基础上,提出-1τb=λ21λ22λ23ub=λub(1)通过感应线路下方由三相电压共同产生的垂直电场τcλ31λ32λ33ucuc的变化量获取零模电压信号的方法。设计了电场传式中:λ为各导线的自电位系数
6、及互电位系数矩阵,[6]可根据镜像法求得。收稿日期:2008209212;修回日期:2008212201。由三相电压在检测点P处共同产生的Ey(以下山东省自然科学基金资助项目(Z2006F05)。简称为垂直电场)和水平方向电场Ex分别为:—58—·研制与开发·孙波,等架空线路小电流接地故障零模电压信号获取新方法TEy=La,Lb,Lcτa,τb,τc(2)为在三相导体与大地之间流动的零模分量,参数值TEx=Ha,Hb,Hcτa,τb,τc(3)与零序网络一致。式中:在小电流接地故障分量等效网络中,0模、1模、2模网络串联,因此
7、:1y-YkLk=2πε0(x-Xk)2+(y-Y2-if1=if2=if0(7)k)在小电流接地系统中,零模阻抗远大于线模阻y+Yk[10]抗,亦即:Z0mZ1,Z0mZ2由此可得:22(x-Xk)+(y+Yk)uf0(=Z0if0)muf1(=Z1if1)(8)1x-Xkuf0muf2(=Z2if2)(9)Hk=22-2πε0(x-Xk)+(y-Yk)对于10kV配电架空线路,三相导线一般成三角形或者水平排列,三相导线间距较小(一般为几十x-Xk(x-X22厘米),线路离地面高度较高(大约8m～10m),当k)+(y+Yk
8、)检测点离地面较低(离线路较远)时,可以忽略三相k=a,b,c;ε0为空气的介电常数。线路位置的不同,近似得到:根据式(3),当检测点水平方向靠近线路时,水Da≈Db≈Dc(10)平电场很小,可以忽略,线路下方合成电场以垂直电[7]由此可得:场为主,即E≈Ey。D13Db将式
