配电线路的零序电流和故障选线新方法

配电线路的零序电流和故障选线新方法

孙阳

（辽源矿业集团供电运输公司吉林省136201）

摘要：本文主要分析了配电线路的零序电流和故障的选线新方法，希望可以为今后配电线路的相关工作提供参考，提高配电线路的使用效果和建设质量。

关键词：配电线路；零序电流；故障线；新方法

一、前言

针对配电线路必须要采取更加有效的建设和施工方法，在零序电流的情况下，故障线新方法要经济适用，才可以使得配电线路的应用更加得当，保证使用的效果。

二、配电网单相接地故障继电器的基本原理

1、单相接地故障TCC的形成机理

在中性点不接地模式系统中，当馈线发生单相接地故障时，故障相中除原负载电流外，还存在着由故障相电压忽然降低和非故障相电压升高而引起的电容放、充电的高频暂态电容电流，该TCC中稳态工频电流较小，高频暂态分量较大；当金属性接地时，暂态接地电流的幅值可达稳态分量的7～8倍，且持续时间很短，约为0.5～1.0个工频周波。显然，TCC的幅值、衰减性能与相关系统非故障线路对地电容大孝故障时刻相电压的角度、故障过渡电阻、故障间隔等因素有关，且受故障馈线的不对称性、TA性能、运行方式等因素的影响，这些将在本文所提出的接地保护新原理中得到解决。

为便于分析小电流接地系统单相接地故障时电容电流的分布特征，将其分为对故障馈线（FaultyFeeder，FF）的单相接地保护，为区内故障；对所有非故障馈线（HealthyFeeder，HF）的单相接地保护，为区外故障。由故障相TCC的流通回路可知，其大小与FF上故障相的参数、非故障相的参数和HF上的参数等都有关系。它们是单相接地TCC的主要回路。在FF故障相上，TCC的强度与FF、HF的非故障相助增强度有关，系统中故障相的残压与故障状态特征因素并且从理论上分析，即根据电流回路流向可知：在仅有一条故障馈线的系统中，故障相TCC近似即是任一非故障相TCC的2倍；当有多条馈线情况时，由于HF非故障相的助增作用，可使故障相TCC大于非故障相TCC的2倍。本文的单相接地故障暂态电流保护继电器的判定准则由此而导出。

由TCC的分布可知，FF故障相的TCC是由FF的非故障相提供的自供性TCC和其它HF提供的相似性TCC所组成；并且从理论上讲，在仅有一条故障馈线的系统中，根据电流回路流向可知：故障相TCC近似即是任一非故障相TCC的2倍；当有多条馈线情况时，由于HF非故障相的助增作用，可使故障相TCC大于非故障相TCC的2倍。

根据上述不接地模式下FF和HF各相的TCC之间确定的关联特征，可利用相应的分析算法（如设计匹配的滤波器）提取故障特征频带或组合频带的测度，形成接地故障相间的测度比值，以作为构造单相接地故障暂态电流保护继电器的判定准则。按TCC的形成机理可知，该准则与中性点接地模式有关，只要是中性点不接地或谐振接地模式的配电系统，这一准则必然成立，且是从基本理论上建立的固有关系，是恒成立的关联关系。

三、电力系统继电保护及故障检测的作用

1、保障电力系统的安全性

维护安全，性能优越。在被保护设备和元件出现故障时，继电保护装置会自动、准确、迅速、有选择的向故障元件最近的断路器发出跳闸切断指令，使之及时脱离电力系统，最大限度降低其对电力系统的破坏及对安全供电的影响，并在其它无故障部分的支持下，迅速恢复正常运行。

2、实时监控电力系统运行状况实时监测和控制电网保护设备与录波设备等二次装置，保证电力系统正常运行。

3、自动分析电力系统运行异常检测并自动分析电网运行异常和故障，快速、准确的诊断出故障区域、故障点和故障性质。

4、对电力系统异常工作状态做出提示在电气设备出现不正常工作状态时，根据不同的设备运行维护条件及其异常工作情况及时发出信号，提示值班人员对运行异常或有缺陷的设备进行检修处理。继电保护装置还能在无值班人员的情况下，自动做出相应的调整，或有选择性的切除那些继续运行但有可能引起事故的电气设备。电力系统继电保护必须具备速动性、选择性、灵敏性和可靠性，才能充分发挥继电保护装置维护和管理电力系统正常运行的作用。

四、故障选线、定位技术

1、故障选线技术

目前接地故障选线技术应用较多的主要有：零序电流比幅、比相法；五次谐波分量法。零序电流比幅、比相法原理是基于单相接地故障时流过故障线路的零序电流幅值比非故障线路零序电流的幅值大且电流方向相反进行选线，但这种方法只适用于中性点不接地系统，且不能排除CT不平衡及过渡电阻大小的影响。

五次谐波分量法是利用五次谐波的群体比幅比相法解决故障选线的问题。由于消弧线圈的补偿只是针对基波而言的，对于五次谐波而言5ωL＞＞1/5ωC，此时可忽略对其补偿效果，再利用零序电流比幅、比相法的原理，故障线路的五次谐波电流比非故障线路的幅值大且方向相反，即可解决系统的选线问题。但系统中五次谐波含量较少，检测灵敏度低，负荷中的五次谐波源、CT不平衡电流和过渡电阻大小，均会影响选线精度。

2、故障定位技术

目前应用较多的故障定位技术主要有：故障测距法；信号注入法；故障点探测法等。

故障测距法包括阻抗法和行波法。阻抗法是假定线路为均匀线，利用在不同故障类型条件下计算出的故障回路阻抗或电抗与测量点到故障点的距离成正比，计算测量点到故障点的距离，进行故障定位。行波法根据线路发生故障时，会产生向线路两端传播的行波信号的理论，利用在线路测量端捕捉到的暂态行波信号可以实现故障定位。这两种方法只适合于网络分支较少线路，而配电网出线分支较多，用行波法进行故障定位比较困难。

信号注入法需要借助外部信号设备，提供故障检测信号，当系统发生接地故障时，安装在变电站的信号源主动向母线注入一个特殊的信号，这个特殊的信号在接地点和信号源构成的回路上流过，即只在故障线路上流过，检测装置通过检测、跟踪这个特殊信号，进而确定故障点。

故障点探测法就是在配电线路的主要节点安装故障探测器，将探测信息加以汇总分析，得到故障区段。目前常用的户外故障探测器有线路故障指示器。它是利用线路自身的故障信号进行故障判定，一般用在人工沿线查找，工作效率低。

继电保护与故障检测对电力系统安全、可靠、稳定运行发挥着极其重要的作用。小电流接地系统的空间电磁场探测故障支路与故障点和多分辨分析小波接地选线识别故障支路与故障接地相等故障检测新方法，是实现快速检测和识别小电流接地系统故障支路、故障点及故障接地相提高电网设备管理维护的继电保护和故障检测分析水平的可行方法。随着电力系统向微机化、数字化、自动化和网络化发展和数字化变电站、无人值班变电站及特高压电网的建设运行，继电保护及故障检测也需逐步向控制、测量、保护、智能、网络、数据通信一体化发展。

集成自动化系统的变电站将间隔继电保护的控制、保护、故障录波、事件记录和运行、支持系统的数据处理等功能集成在一个统一的多功能数字装置内，用少量的光纤总线连接，实现间隔内部与间隔间、间隔同站级间的网络通信，并在间隔级和站级对各个功能进行系统与优化组合。

五、结束语

配电线路的零序电流和故障选线的新方法一定是能够符合当前配电线路的使用需求的，只有这样才可以保证配电线路的使用效果，提升线路的稳定性。

参考文献

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