基于負序電壓的配電網(wǎng)故障定位 - 全文

????????引言

　　提高供電可靠性是供電企業(yè)一項基本任務(wù)，也是一項常規(guī)任務(wù)。供電可靠性不僅涉及到供電企業(yè)本身的經(jīng)濟效益，更涉及到用戶的經(jīng)濟利益。隨著電力市場化程度和人民生活水平的提高，供電可靠性越來越受到人們的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計，電力用戶遭受的停電事故95%以上是由配電網(wǎng)引起的(扣除發(fā)電不足因素)，其中大部分是故障原因。我國配電網(wǎng)停電的主要原因有限電(電源不足或線路過負荷)、計劃檢修、事故檢修、市政建設(shè)等。隨著電力供需關(guān)系的緩和以及城網(wǎng)改造和建設(shè)的深入，備用容量和線路增多，限電和計劃檢修造成的停電時間都大幅度減少，故障檢修停電逐步成為影響供電可靠性的主要因素。當前的城網(wǎng)改造采用了線路自動分段器，當發(fā)生永久性故障時可以隔離出故障線路區(qū)段，減少停電范圍，但檢修時還是要根據(jù)經(jīng)驗判斷故障點的準確位置。在故障段內(nèi)有很多分支和配電變壓器，要查找故障點位置需要較長時間。配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)有很大的不同，很多輸電網(wǎng)成熟的技術(shù)并不適用于配電線路。

　　目前針對配電線路的實用故障診斷方法仍很匱乏。故障距離的計算一般是根據(jù)短路的特點及邊界條件，利用首端開關(guān)采集到的三相電流、三相電壓及線路參數(shù)來計算故障點到首端開關(guān)的距離。由于配電線路較短，線路阻抗較小，阻抗計算誤差較大。本文結(jié)合我國配電網(wǎng)的實際情況，采用比較各節(jié)點電壓確定故障區(qū)段，然后將故障區(qū)段始端故障電壓與本線路末端短路時的故障電壓對比，從而能夠找出故障點的確切位置。

　　1 相間短路故障定位原理

　　以BC相問短路為例，如圖1。

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　　首先對各個節(jié)點相間電壓進行排序，最終確定負序電壓BC相間電壓最高點m，即

　　max(Ul2)=Ui2≠0 (1)

　　而m點之后的某節(jié)點n，BC相間電壓為零，

　　即Uj≠0

　　其中，Ul為第1節(jié)點相間電壓;

　　那么可以確定，此時相問短路故障發(fā)生在支路ij上。然后確定短路點距離f節(jié)點的距離。由于配電線路長度較短，所以配電線路的阻抗相對較小，分段器之間負荷分支又很多，很難做到精確的定位，本文提出一種負序電壓比對的方法，避免了上述問題，取得相當不錯的效果，能夠給出較為準確的距離定位。

　　首先進行離線的短路計算，計算出各節(jié)點短路時，其本身和上游節(jié)點的短路負序電壓。

　　考慮到10kV線路節(jié)點之間的長度較短，計算中采用的是進一步簡化了的：II型電路，即忽略了對地導(dǎo)納，只計及導(dǎo)線的阻抗。

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　　其中：EM2為線路始端各相負序電壓;Uj2為j節(jié)點的各相負序電壓;

　　ZM2為線路始端與節(jié)點i間的等效負序阻抗矩陣;

　　Eij2為節(jié)點i、j間的等效負序阻抗矩陣;

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　　這樣，只需比較短路時實測m節(jié)點的電壓與線路末端短路m節(jié)點電壓的理論值，即可求得短路的位置。

　　2 單相接地短路故障定位原理

　　同兩相短路一樣，發(fā)生單相接地故障時，接地相電壓也會在一定程度上衰減，對接地短路采用同樣的方法可以確定接地故障的支路ij，然后確定短路點距離i節(jié)點的距離。

　　以A相發(fā)生接地故障為例，進行離線的短路計算，計算出各節(jié)點短路時，其上游節(jié)點的短路電壓。若節(jié)點j點短路，則同樣有式(5)，將邊界條件：

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　　由式(17)可以看出，單相接地短路與兩相短路一樣，同樣得到式(15)的結(jié)論。

　　3 誤差分析

　　此方法的誤差主要由假設(shè)，即假設(shè)線路始端電壓不變引起。

　　下面以BC相間短路對這兩個假設(shè)引起的誤差進行分析。

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　　由式(19)可知，當線路始端電壓衰減程度一定時，線路始端到節(jié)點i的阻抗值越大則誤差越大，短路點越接近i點則誤差越小;當線路始端到短路點的阻抗值一定時，始端電壓衰減越多則誤差越小;由于線路越長

的差值就越小，而線路越短計算誤差就越小，由此可見，無論線路長短該方法均能收到較好的效果。

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　　4 總結(jié)

　　本文結(jié)合我國配電網(wǎng)的實際情況，提出首先采用比較各節(jié)點電壓確定故障區(qū)段，然后將故障區(qū)段始端故障負序電壓與本線路始端和末端短路時的負序電壓進行運算，從而能夠找出故障點的確切位置。本方法簡單實用，在故障發(fā)生時僅需作出對比判斷，大大節(jié)省了計算時間，誤差分析表明本方法有較高的準確度。