含分布式電源的配電網(wǎng)單相接地故障區(qū)域定位研究

摘要：分布式電源（DG）近幾年得到了迅速發(fā)展和應(yīng)用。隨著DG接入配電網(wǎng)，使原有配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式發(fā)生了很大變化，原有的故障定位方法已經(jīng)不再適用，本文采用了一種小電流接地系統(tǒng)單相接地故障定位方法-綜合分析法。

關(guān)鍵詞：分布式電源;故障定位;綜合分析法

1引言

隨著DG的接入，配電網(wǎng)由原來(lái)的單電源輻射型網(wǎng)絡(luò)逐步轉(zhuǎn)變成含有中小型電源的多電源網(wǎng)絡(luò)，潮流的方向隨機(jī)變化，這給配電網(wǎng)的故障定位帶來(lái)了很大影響。解決含DG的配電網(wǎng)故障定位的問(wèn)題，對(duì)提高配電網(wǎng)供電可靠性以及促進(jìn)分布式發(fā)電的發(fā)展均具有重要的意義。

2 綜合分析法

2.1四種故障定位方法

穩(wěn)態(tài)零序電流比幅比相法：中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中故障線路與非故障線路的零序電流分別為從線路流向母線和從母線流向線路，所以只要比較零序電流大小和方向就可找出故障線路[1]。

首半波原理：基于接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間這一假設(shè)，利用故障線路暫態(tài)零序電流和電壓首半波的幅值和方向均與正常情況不同的特點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)選線[2]。

零序能量積分函數(shù)方向法：比較所有零序能量積分函數(shù)的大小，值為負(fù)的線路為故障線路（包括母線）;值為正的線路為非故障線路[3]。

小波分析法：具有多分辨分析的特點(diǎn)。把各條線路的零序電流經(jīng)過(guò)小波變換在各個(gè)尺度上分解，就可以得到對(duì)應(yīng)于各個(gè)頻段的信號(hào)分量，就能利用他們的特征來(lái)判斷故障分支[4]。通過(guò)多次仿真實(shí)驗(yàn)比較，本文選用db6小波作為基函數(shù)。

2.2綜合分析法

通常單一選線方法所利用的故障特征有限，因此可按照一定的優(yōu)先原則有選擇地對(duì)上述四個(gè)故障定位判據(jù)進(jìn)行遞進(jìn)使用，從而可以避免各自存在的缺陷，本文采用—綜合分析法。

綜合分析法包括四個(gè)組成部分：首半波原理、穩(wěn)態(tài)零序電流比幅比相法、零序能量積分函數(shù)方向法和小波分析法。

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，先確定系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地，然后對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，采用“穩(wěn)態(tài)零序電流比幅比相法”和“零序能量積分函數(shù)方向法”來(lái)進(jìn)行判斷;而對(duì)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，采用“首半波原理”和“小波分析法”進(jìn)行區(qū)域定位。綜合分析法的應(yīng)用步驟詳見(jiàn)下圖：

3含DG的樹(shù)干型配電網(wǎng)的仿真

DG采用風(fēng)機(jī)等效模型，容量為9M，建立如圖2的一個(gè)14節(jié)點(diǎn)小電流接地系統(tǒng)模型各條饋線上均帶有適量負(fù)荷。

3.1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的仿真

當(dāng)故障發(fā)生在Line7，分布式電源同時(shí)接在線路9和線路10處，使用穩(wěn)態(tài)基波零序電流方向法進(jìn)行故障定位。可初步判斷，支路2發(fā)生故障，并且故障點(diǎn)位于線路7上。

如表1示故障線路2首端的零序能量為負(fù)，剩下兩條線路為正，同時(shí)線路7首端的零序能量為負(fù)，其余節(jié)點(diǎn)或線路上的能量均為正，由此可以確認(rèn)故障點(diǎn)在線路7上。

3.2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的仿真

當(dāng)故障發(fā)生在Line7上，取消弧線圈為1.5H，取接地電阻為1e-10Ω和1000Ω。用小波分析進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)八層分解如下表所示：

由表2可以看出，線路2和線路7的小波模極大值均大于其余線路及節(jié)點(diǎn)，且極性與其余線路及節(jié)點(diǎn)方向相反。由此，可以得出故障發(fā)生在線路7上。

通過(guò)以上仿真可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于配電網(wǎng)饋線接地故障定位問(wèn)題，綜合分析法是比較有效的。

4結(jié)論

本文在結(jié)合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有定位方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種小電流接地系統(tǒng)的新的故障定位方法—綜合分析法，把故障點(diǎn)定位在故障線路的最小故障區(qū)段上。并通過(guò)仿真，驗(yàn)證了這種方法的適用性。

參考文獻(xiàn)

[1]李鑫. 配電線路單相接地故障定位及選線研究[D].華北電力大學(xué)，2018.

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[4]王銀杰. 中壓配電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障智能選線研究[D]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2019.

作者簡(jiǎn)介：羅凱（1989—），男，碩士，工程師，主要從事繼電保護(hù)、勵(lì)磁等電氣二次方面的試驗(yàn)研究工作。