架空線是我國中壓配電網(wǎng)的主要形式,其接地故障數(shù)量、形式繁多,其中單相接地故障是主要的故障形式,據(jù)統(tǒng)計單相接地故障占架空中壓配電網(wǎng)故障總數(shù)的比例在80%以上?,F(xiàn)有的故障測距方法研究主要集中在注入法測距、基于故障穩(wěn)態(tài)量測距和基于故障暫態(tài)量測距,其中故障穩(wěn)態(tài)量測距的方法在小電流接地系統(tǒng)中基本失效。
我國現(xiàn)有的配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)受制于技術(shù)原因,小電流接地故障檢測與定位功能基本沒有相關(guān)報道,個別系統(tǒng)雖具有檢測定位功能但實用效果很差,以至于傳統(tǒng)的人工巡線法仍是目前確定故障點廣泛采用的方法,不僅耗費大量的人力物力,造成用戶短時停電,給用戶造成較大的經(jīng)濟損失,而且使得配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)在提高供電可靠性上的作用大打折扣。有學者提出針對小電流接地系統(tǒng)建立接地故障數(shù)據(jù)庫一定程度上解決了故障檢測困難的問題,但數(shù)據(jù)庫的復雜程度也增加了開發(fā)工作量。
為解決配電網(wǎng)單相接地故障難以進行快速診斷并準確定位的難題,云南電網(wǎng)公司電力科學研究院、西安交通大學電氣學院的研究人員,研制了一套高精度配網(wǎng)單相接地故障檢測與定位系統(tǒng),近年來在輸電網(wǎng)獲得成功應(yīng)用并在配電網(wǎng)集中大量研究工作的行波法進行測距。
圖3 單相接地故障檢測與定位系統(tǒng)整體構(gòu)架
該系統(tǒng)具備配網(wǎng)故障信息采集、配網(wǎng)故障信息分析與診斷、上下級數(shù)據(jù)傳輸通信和自主供電等功能,實現(xiàn)了對故障的快速檢測和準確定位,提高了中壓配電網(wǎng)的自動化水平。
系統(tǒng)進行故障檢測與定位的原理為通過凱倫貝爾相模變換得到零模電壓,用零模電壓判斷是否發(fā)生故障,并選用B型行波法對故障進行測距。系統(tǒng)首先采用電容分壓器提取故障暫態(tài)電壓信號,經(jīng)數(shù)字信號處理器對數(shù)據(jù)進行簡單分析處理后通過物聯(lián)網(wǎng)通信模塊將故障信息匯總到上位機,上位機分析比較各個檢測裝置上傳的數(shù)據(jù),實現(xiàn)故障選線定位。同時通過納秒級授時模塊對系統(tǒng)同步授時,提高線路監(jiān)測裝置對行波到達時間的測量精度至納秒級,從而提高行波測距精度。
圖12 系統(tǒng)組裝機箱圖
圖13 單相接地故障定位全線檢測方法原理圖
本系統(tǒng)具有以下創(chuàng)新性特點:
以上研究成果已發(fā)表在2020年第1期《電氣技術(shù)》雜志,論文標題為“高精度配網(wǎng)單相接地故障檢測與定位系統(tǒng)研發(fā)”,作者為劉紅文、郭輝、王科、徐雨、于欽學。