小电流接地系统故障选线新方法研究

我国配电网普遍采用小电流接地方式,从而避免单相接地故障造成供电中断,提高了供电可靠性。对于小电流接地系统单相接地故障,由于故障电流较小、故障特征微弱而且容易受环境噪声等干扰影响,造成故障线路误判。特别是中性点经消弧线圈接地系统,由于电容性电流被补偿,故障点处的残余电流幅值很小,而且相位发生了改变,因此基于零序电流稳态分量的选线方法不再有效。虽然国内外对小电流接地系统故障选线进行了了大量研究,但一直没有得到很好的解决,这严重阻碍了配电网供电可靠性和自动化水平的提高。随着人们对供电质量要求的提高,小电流接地系统故障选线技术日益受到重视。因此,研究准确可靠的故障选线技术具有十分重要的意义。 本文详细分析了小电流接地系统单相接地故障的特性,特别是对中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的暂态过程进行了深入地探讨,研究了不同故障初始角下消弧线圈对故障零序电流的影响情况。小电流接地系统故障暂态电流幅值是稳态电流的几倍甚至几十倍,但持续时间很短而且容易受干扰,籍此,本文利用SVD算法提取零序暂态电流的主成份,避免了随机干扰信号和高频暂态量振荡的影响,很好地体现了暂态电流的主要特征和整体变化趋势。 本文利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了小电流接地系统仿真模型,同时基于电弧炉动态特性微分方程的数值解使用PSCAD/EMTDC的MATLAB接口构造了动态电弧炉仿真模型。在此平台基础上,对消弧线圈的补偿特性、架空线路和电缆线路的故障特性以及电弧炉负荷的非线性进行了仿真分析,提出了一种基于零序暂态电流SVD主成份相关分析的选线方法,并进行了大量仿真,结果表明该选线方法可靠性高、裕度较大以及抗干扰能力强。在研究SVD算法的基础之上,本文还提出了一种基于SVD算法的奇异性信号检测新方法,并将该方法应用于基于零序暂态电流突变方向检测的故障选线技术中,大量仿真表明该方法能够正确地识别零序暂态电流的突变方向,进而可靠地实现故障选线。