中低压配电网单相接地故障自动定位系统与应用技术分析

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1、原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：．数走亟日期：塑堕：￡亟关于学位论文使用授权的声明本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作

2、者签名：丛筮壹导师签名：磁日期：忽兰：兰：笸山东大学硕士学位论文第一章绪论1．1课题研究背景与意义电力系统中电源来自发电厂，并通过高压或超高压输电网络传送到负荷侧，然后有电压等级较低的网络把电能分配到不同电压等级的用户。这种在电力网中主要起分配电能作用的网络就称为配电网【¨。配电网是指11OkV及其以下电压等级的电网。在我国，35～1OkV电压等级的配电系统被划分为高压配电系统，6～1OkV电压等级为中压配电系统，220"～380V电压等级为低压配电系统。由于配电网本身复杂的网络结构导致配电网具有较高的故障率。从故障发生的部位，可分为架空线路故障、地下电缆故障以及变电所、发电厂故

3、障等；从发生的原因看，主要有雷击等自然现象、树枝或其它东西接触以及操作不当和设备缺陷等。从故障的类型看，主要有断线故障、相间短路故障、单相接地故障等。配电线路大部分架设在人们生活的地区，发生故障时，影响与它连接的较大范围的用户供电。配电网是电力系统的重要组成部分，是连接输电系统和电力用户的桥梁，配电网的安全稳定运行直接关系到电力用户的利益。由于历史原因和具体条件迥异，各个国家配电网中性点处理方式不尽相同[21，甚至同一国家、同一地区的同一电压等级的电网也有不同接地方式并存的现象。美国、英国、加拿大采用中性点直接接地或小电阻接地方式；俄罗斯、日本多采用中性点不接地或经消弧线圈接地方

4、式；德国从3～220kV系统都采用消弧线圈接地方式。其中，中性点直接接地和中性点经低电阻接地属于大电流接地系统；而中性点不接地系统、中性点经消弧线圈接地系统以及中性点经高阻接地系统均属于小电流接地系统。我国的6～35kV中低压配电网主要采用中性点不接地和经消弧线圈接地方式，少数采用经高电阻接地方式，山东大学硕士学位论文均属于小电流接地系统。配电网故障中绝大部分是单相接地故障。由于单相接地故障时不形成短路回路，只在系统中产生很小的零序电流，三相线电压依然对称，不影响系统正常工作。我国电力规程规定，小电流接地系统可带单相接地故障继续运行1～2小时。这样能够提高供电的持续性和可靠性，这

5、是小电流接地系统的突出优点。但是，系统带单相接地故障运行时，接地相对地电压降为零(金属性接地短路)，非接地相对地电压升高为线电压，若长期运行，将使非接地相绝缘薄弱处发生对地击穿，造成两相接地短路事故。弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行，因此必须及时找出故障区段，尽快排除故障。小电流接地系统运行方式多样，线路结构多变，故障情况复杂。单相接地故障电流仅为线路对地电容电流或消弧线圈补偿后的残流，数值非常小，故障特征不明显。因此，配电网的单相接地故障定位至今仍是困惑电力系统的难题。传统的方法是通过监测母线上的零序电压来判断是否发生单相接地故障，若发生接地故障，则

6、采用人工逐条线路拉闸的方法来判断哪条线路出现故障。人工拉路的选线方法使正常线路也会短时停电，降低了供电可靠性，影响了经济效益。当找到单相接地的故障线路后，为了减少停电时间，必须尽快找到故障点以排除故障。目前的故障定位手段是工作人员沿线路巡视，通过肉眼观察发现故障点，这不仅耗费了大量的人力物力，而且对于绝缘被击穿等隐蔽故障不易发现。对于广大农村配电网，由于交通不便，环境恶劣，故障定位需要相当长的时间。综上所述，小电流接地系统单相接地故障定位技术能够提高供电可靠性、维护电网设备、提高供电部门和用户的经济效益，对电力系统的安全生产具有十分重要的意义。长期以来，国内外继电保护工作者对小电

7、流接地系统的单相接地故障定位进行了不懈地研究与探索。国内外专家根据单相接地故2山东大学硕士学位论文障特征提出了多种定位算法，但真正应用于实际的并不多，基于注入法的单相接地故障定位是目前用于实际电力系统唯一有效的方法[31。现有基于注入法的定位保护虽然能较准确地定位，但需人工手动定位，还不能适应配电网自动化的需要，有待进一步完善。随着配电网自动化的发展，一些基于配电网自动化的故障区段定位和隔离方法随之出现，国外已有算法成功应用于现场，但目前多数仅适用于短路故障的定位，适用于接地故障