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配电网单相接地故障选线与区段定位研究

徐兵  
【摘要】:随着社会的发展,电力消费日益增长,用户对电能质量也提出了更高的要求。配电网是整个电力系统故障的高发区,其中大部分是单相接地故障。故障发生后及时有效的检测出故障线路和故障区段、排除故障恢复供电,对于维护电网安全、提高供电可靠性具有十分重要的意义。我国配电网主要采用小电流接地方式,单相接地故障时故障特征不明显,消弧线圈接入改变了零序电流分布特性,不稳定电弧影响,数据批量传输难度大等,都直接或间接增大了故障选线和定位的难度。 本文首先分析了小电流接地故障时电流电压的稳态特征,根据电流电压变化量之间的关系提出了一种新的对地电容计算方法,在此基础上进一步估算线路过渡电阻进行故障选线,理论上故障线路计算所得的过渡电阻接近于真实值,而非故障线路计算所得的过渡电阻趋近于无穷大。其次,从接地故障暂态特征出发,根据故障零序网络的频带特性,提出了一种基于暂态数据的综合平均等效电容最小二乘识别的选线方法,非故障线路等效电容为正,故障线路等效电容为负,且模值最大,并通过互差求和放大了故障线和非故障线之间的差异。再次,根据配电馈线自动化的区段特点,研究了小电流接地的零序电流区段特征,故障点异侧测量点的零序电流比同侧相邻测量点的零序电流差异大,两侧零序电流在不同频段下的能量分布不同;故障瞬间系统电流会发生突变,故障点两侧零序电流突变方向不同。结合小波包和信息熵的概念定义了具有对称性的小波包能量相对熵,研究了小波包能量相对熵对信号差异的识别能力,提出了基于小波能量相对熵的故障区段定位方法,小波包能量相对熵最大的区段为故障区段;结合小波变换对信号奇异点的识别能力,提出了基于小波变换模极值的故障区段定位方法,故障区段两端零序电流模极值极性相反,非故障区段两端零序电流模极值极性相同。 配电网中小电流接地故障大部分是电弧故障,根据能量平衡理论搭建了电弧接地仿真模型。在不同故障位置、故障时刻分别对于金属性接地、经过渡电阻接地、电弧接地情况,对所提出的选线和定位方法进行了大量仿真,验证了方法的有效性。


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