配电架空电缆混合线路单相接地故障定位技术的研究

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1、配电架空电缆混合线路单相接地故障定位技术的研究一、目的和意义配电网通常是指110kV及以下电压等级的电网，在电力系统中担负着向用户直接供电的职能。配电网供电的可靠性直接影响用户用电的安全性和经济性。据统计，电力用户遭受的停电时间95%以上是由于配电系统原因造成的，电力系统损耗约有一半产生在配电网。近年来，随着国民经济的发展，用电负荷大幅增加，部分地区由于配电网建设跟不上用电负荷水平的增长而出现拉闸限电、故障频发等现象。与此同时，用户对电能质量要求也越来越高。无论是电网调度人员还是用户都迫切希望能够对配电网供电的安全性

2、和经济性进行量化分析，以提高调度员决策的精确性和配电网的智能化水平。研究分别针对短路故障和单相接地故障的快速故障定位方案对于提高配电网运行的可靠性具有举足轻重的地位，而在配电网实时运行过程，对配电网当前存在的风险进行合理评估并相应做出预警报告是有效降低配电网停电故障发生率，提高运行稳定性的有效措施；断路器动作隔离故障并恢复非故障区域供电后，根据断路器信息，保护信息以及相关的电压电流信息进行配电网故障诊断，可以进一步有效提高配电网的故障处理能力。基于此，研究故障前的配电网风险评估与预警技术，故障过程中的快速故障定位技术

3、以及故障后的配电网故障诊断技术对于当前配电网智能化建设具有重要的理论研究意义和工程实践价值。配电网存在两种故障情况，第一种是短路故障，包括两相短路、两相接地短路及三相短路，第二种是单相接地故障。当发生短路故障后，位于变电站的出线断路器跳闸隔离故障，如果不具备配电自动化功能，需要查寻并排除故障后再恢复供电。我国配电网绝大多数采用中性点非有效接地方式，包括中性点不接地及中性点经消弧线圈接地方式。配电网发生单相接地故障的概率远大于两相短路故障的概率，由于中性点非有效接地系统发生单相接地故障时，单相接地电流很小，多数情况下接

4、地点电弧能自行熄灭，不需要断开线路就能恢复正常运行，规程规定中性点非有效接地系统发生单相接地故障后可以带故障运行1-2小时。但正是由于单相接地电流很小，继电保护装置无法准确识别并断开故障线路，DTU和FTU装置也无法准确确定故障区段。因此，研究关键技术提高配电自动化系统相间短路故障的处理能力具有重要的意义。随着当前配电自动化系统不断深入开展，大量的配电终端（FTU,TTU,DTU）为实时掌握系统的运行状况提供必要条件。通过对配电终端上传至主站控制中心的实时运行状态信息（包括正常运行信息和故障信息）进行深入挖掘分析，就

5、可以在快速准确确定故障区段的同时制定供电恢复优化策略，提高系统运行的可靠性和安全性。特别是针对全网数据进行分析，可以有效解决多重故障的复杂情况。目前我国输电线路故障定位技术已取得重大进展，定位效果很好，但是由于配电线路与输电线路相比有很大差异，从而导致广泛应用于输电线路的阻抗法、行波法等定位技术在配电线路上难以应用。我国配电线路有三个特点：（1）分支众多，往往存在多级分支，主干线只占其中一小部分，绝大部分线路都是分支线，无论哪一点发生单相接地故障，全网的故障相电压都会下降，而非故障相电压都会升高，即使在变电站确定了故

6、障线路，也难以确定故障点的位置。（2）信号测量功能不足，目前很多DTU和FTU无法检测零序电流和零序电压，因此对单相接地故障的定位难度较大。（3）单相接地情况复杂，包括金属性接地、经高阻接地、经电弧接地多种情况。特别是经高阻接地时故障电流信号微弱、经电弧接地时故障电流信号复杂。因此单相接地故障定位问题长期以来困扰运行部门，对这个问题大力开展研究工作具有重要而深远的意义。第一、单相接地故障定位技术有利于提高供电可靠性小电流接地系统发生单相接地故障时，非故障相对地电压升高，如果发生间歇性弧光接地时，能够引起弧光过电压，系

7、统绝缘受到威胁，容易扩大为相间短路。因此应尽快找到故障点，尽快排除故障。目前的人工巡视方法不仅耗费了大量的人力物力，而且对于绝缘子击穿等隐蔽故障不易发现。所以快速准确的故障定位技术有利于提高供电可靠性，提高供电部门和用户的经济效益。第二、故障选线和定位技术有利于维护电网设备小电流接地系统发生单相接地时，非故障相的电压升高，对电网设备的绝缘产生破坏作用。如果发生间歇性电弧接地，由于过电压较高破坏作用相当大；即使发生恒定电阻接地，工频过电压也会对设备产生损伤，这种损伤积累到一定程度会破坏设备绝缘性能。部分配电网在单相接地

8、持续长时间后发生了电弧燃火、人身触电、绝缘子闪络情况，因此虽然规程规定单相接地后可以带故障运行1-2小时，但实际上多数供电部门都要求在20-30分钟内切除故障线路。目前在现场工作人员往往通过试拉路法确定故障区段，即首先断开变电站内故障线路的出线断路器，然后断开线路中间的分段开关，最后重合变电站的出线断路器，如果没有故障发生说明故障点位于分段开关