利用暂态信号的小电流接地故障指示新方法

我国的中低压配电网大都采用小电流接地方式，包括中性点不接地、中性点经高阻接地和中性点经消弧线圈接地。单相接地故障是配电网发生几率最高的故障类型，约占所有故障次数的80％。虽然规程规定单相接地故障发生后配电网络可继续运行2h，但由于单相接地故障可能会进一步发展为两点或多点故障，从而引起跳闸停电事故。所以，需要尽快查找到故障点。由于故障稳态电流微弱、电弧不稳定等原因，小电流接地系统单相接地故障的检测一直比较困难，故障点不易查找，很多地方仍采用人工巡线的方法，费时费力。小电流接地系统发生单相接地故障时，零模暂态电流比工频零序电流大十几倍到几十倍，利用暂态信号检测单相接地故障具有可靠性和灵敏度高的特点。 本文首先利用凯伦堡尔变换将单相接地故障发生后的故障暂态信息分解为模量，在故障线路母线出口至故障点区段上，对各检测点背后0模和线模阻抗的相频特性进行了分析。小电流接地系统发生单相接地故障时，在一个特征频段内，各检测点背后0模阻抗呈容性，可用一个集中参数电容等效；对于故障线路出口到故障点区段上的各检测点，其背后线模阻抗呈感性，可用一集中参数电感等效。利用该特征建立了反应任一单相电压与模电流之间关系的集中参数等效模型。 由于在架空线路上安装三相电压互感器成本较高，为节约故障指示器的成本，根据建立的集中参数等效模型，提出了一种在架空线路上安装一相电压互感器和三相电流互感器的故障指示原理，并给出了算法实现过程。该方法利用故障发生后检测点采集到的电压、电流暂态信息，采用最小二乘估计原理估算检测点背后0模等效电容。根据0模电容的估计值确定故障指示装置是否需要动作报警。对于电缆线路，零序电压互感器易于安装，可以利用发生故障后采集到的0模暂态电压和0模暂态电流估算检测点背后0模等效电容的值。 对中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时各检测点电压变化特征进行了详细的分析，提出了利用一相电压工频变化量的小电流单相接地故障相选择方法。 利用电磁暂态仿真程序ATP对小电流接地系统单相接地故障进行了仿真，通过对仿真结果的分析，验证了本文所提出的故障指示方法的正确性。