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基于新型配电自动化开关的馈线单相接地故障区段定位和隔离方法
xiao_xiao1 发表于 2009/10/9 12:21:43 502 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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1 引言
我国的配电网属于中性点不直接接地系统，系统发生单相接地虽不形成短路回路，但有引发严重继发事故的可能性，必须迅速地查找出故障区段。
现有的单相接地故障选线方法可以分为三大类：采用基波或谐波零序电流、零序能量的大小和方向实现故障选线[1~4]，基于负序电流故障选线方法[5]，检测注入异频信号的故障选线方法[6]。基于以上方法的保护装置大多集成于变电站综合自动化系统中，一般需采集并比较各出线开关处的电量信息，才能确定单相接地故障线。
在馈线上安装具有测量和通信功能的新型配电开关，能获取大量的线路电量信息，为新方法的采用提供了可能[7,8]。本文提出的新方法只需测量一条馈线上各开关处的零序电流和零序电压，即可实现对此馈线单相接地故障判断和区段定位。采用此方法，在单条馈线上的新型配电自动化开关间建立通信网络，构成分布式馈线自动化系统，系统可独立地实现此馈线单相接地故障区段的定位和快速隔离功能。
2 新型配电自动化开关简介
新型配电自动化开关具有以下特性：
（1） 出线开关具有开断短路故障电流的能力，线路分段开关具备开断正常工作电流的能力。
（2） 出线开关、线路分段开关具有三相电流电压传感器（一体化电压电流传感器已在作者的配电开关试验样机中成功应用），以获取三相电流、电压信号。
（3） 出线开关、线路分段开关具有以高性能单片机为核心、有远程通信接口的控制器，该控制器具有相应的硬件接口电路将三相电压、电流信号转换为零序电压、零序电流信号。
在由上述配电开关构成的馈线自动化系统中，出线开关、各线路分段开关之间的通信联系不受开关分合状态的影响。
3 流入区段零序电流分析
以两条出线的小配电网系统为例，两出线均分为三个区段。设系统的e区段某处c相发生单相接地，零序等效网络如图1。图中节点1、4为出线断路器，节点2、3、5、6为线路分段开关；ZN为中性点接地元件等效阻抗（对于中性点不接地系统ZN=∞）， R为接地点过渡电阻；
为系统零序电压，
为流过各节点的零序电流，
为流过各区段单相对地电容的电流，
为流入故障点的零序电流。
记由i区段的各端点（开关）流入i区段的零序电流的相量和为
其为同一电流参考方向下，流过区段i 的电源侧节点的零序电流与流过区段i的所有负荷侧节点的零序电流之差。如下式所示。
流入各区段零序电流矢量示意如图2。
由图2可知，流入非故障区段零序电流超前零序电压90o。流入故障区段零序电流的相位特征与系统的中性点接地方式有关：NUG（中性点不接地）系统中滞后零序电压90o；NRG（中性点经电阻接地）系统中流入故障区段零序