1、配电网故障选线与自动定位系统配电网故障选线与自动定位系统2010.10.22主要内容 小电流接地故障的信号特征 暂态选线技术的可靠性 故障定位的必要性与可行性 故障定位原理 利用FTU故障定位的解决方案一、小电流接地故障的信号特征1、小电流接地系统、小电流接地系统 中性点不接地系统；中性点经消弧线圈接地系统。2、小电流接地故障、小电流接地故障指小电流接地系统（中性点非有效接地系统）的单相接地故障。3、小电流接地系统存在的问题、小电流接地系统存在的问题非故障相电压升高，危害电网绝缘。正常情况下，非故障相电压升高1.732倍。接地点间歇拉电弧，线路电容反复充放电，电压升高可达3.5倍。接地电弧长期
2、存在，可能烧坏接地点绝缘，造成相间短路故障。继电保护配置困难：故障电流微弱，接地电弧不稳定，接地故障选线的问题一直没有得到很好地解决；许多供电部门仍然采用拉路法选择接地线路。供电瞬时中断，影响用户用电设备正常工作，甚至可能造成停电事故。4、小电流接地故障稳态特征、小电流接地故障稳态特征 A相接地后,接地相电压为零,非故障相电压升高1.73倍,零序电压与故障前故障点电压大小相等，极性相反。接地点电流是正常运行时三相对地电容电流的算术和。中性点不接地系统：故障线路零序电流是所有非故障元件（线路）电容电流之和，方向是由故障点流向母线；非故障相零序电流等于线路本身电容电流，方向由母线流向故障；故障线路
3、电流大于非故障线路，二者反极性。谐振接地系统：过补偿状态下，故障线路电流方向与非故障线路一致，由母线流向故障点，幅值往往也小于非故障线路；故障线路电气量失去“唯一性”特征，这是谐振接地系统小电流接地故障选线难的根本原因。EAECEBUB0UC0U0ABCo5、小电流接地故障暂态特征、小电流接地故障暂态特征暂态电流远大于稳态电容电流。暂态最大电流与稳态电容电流之比，可达到几倍到十几倍。暂态最大电流值与故障时电压相角有关。一般故障都发生在电压最大值附近。暂态电流值不受消弧线圈的影响。u0 i0 二、暂态选线技术的可靠性1、传统的暂态选线方法、传统的暂态选线方法-首半波法首半波法1950年代国外提出
4、零序电压电流初始极性比较法1970年代国内研制出首半波法的接地保护装置极性正确时间短，受电网参数、短路相角影响。受当时技术条件限制，处理方法简单。u0i02、现代暂态选线方法、现代暂态选线方法计算机、微电子技术的发展，为开发暂态电气量选线新技术创造了条件。行波测距技术已在输电线路中应用，获得了极大成功，充分地体现出了暂态继电保护的生命力自上世纪90年代起，利用暂态电气量的选线法又引起了人们的重视。已提出多种暂态选线方法已开发出新型暂态法选线装置，实际故障选线效果良好。3、利用暂态特征分量的新方法、利用暂态特征分量的新方法 确定被利用信号频带范围（SFB），中性点不接地系统为0-h；消弧线圈接地
5、系统为 L h。暂态电流幅值比较法暂态零序电流极性比较法暂态容性无功功率方向方法三、故障定位的必要性和可行性1、配电网的接地故障检测、配电网的接地故障检测接地故障有无的判断接地线路的检测判断接地线路故障区段定位接地线路故障点定位2、配电网接地故障的处理、配电网接地故障的处理故障发生瞬间，故障线路的开断和清除故障区段隔离和非故障区域恢复供电故障点定位和巡查检修3、智能电网的主要特征之一、智能电网的主要特征之一-自愈自愈 故障隔离是智能电网自愈特征的主要表现形式。四、故障定位原理1、已有故障定位方法、已有故障定位方法基于阻抗原理的测距方法：不适合配网行波法：不适合分支多、线路短注入法：不能检测瞬时
6、故障，信号弱、接地电阻大时影响结果2、需要一种能适应配电线路的定位方法、需要一种能适应配电线路的定位方法能适应配电线路短、分支多、结构复杂的特点能适用于经消弧线圈接地能检测瞬时故障不受不稳定电弧和间歇性电弧的影响3、暂态无功功率定位原理、暂态无功功率定位原理 选取所有线路成容性的低频段为SFB频段，在该频段内，所有线路可等效为电容，零模网络等效电路如图所示。SFB频段内的零模网络等效图 Uf0C01 C0 NC C0 kD1 DN Dk i0 li0 ki0 fi0 1i0 N10 k2 定义暂态无功功率为电压信号的Hilbert变换与电流信号在暂态时段内的平均功率7，即：式中：为电压 的Hi
7、lbert变换。TdttutiTQ0000)()(1dtdtutiTT000)()(1dtutu)()(000u暂态无功功率可表示为：对于故障线路故障点到母线区段上的检测点，；对于健全线路和故障线路故障点至负荷段检测点，。利用该特征即可确定故障区段。滤波Hilbert平均)(tu)(ti特征分量特征分量Q0滤波00000Q00Q利用FTU实现小电流接地故障定位如下图所示。123变电站45678F00Q00Q五、利用FTU故障定位的解决方案1、系统结构：、系统结构：2、技术原理、技术原理发生故障时，站内选线装置采集母线处的零序电压与各出线的暂态零模电流，利用幅值、极性、功率方向等方法确定故障线路，并将其通过通信网络上报定位主站。FTU根据故障时分别产生的电压、电流信号的特征，计算故障方向，并将故障信息通过通信网络上报至自动定位系统主站。定位主站根据站内选线设备的结果先确定故障线路，再根据站端设备上报的结果确定故障所在区段。3、技术特点：、技术特点：电源方案：PT取电、低压侧电源、太阳能等多种方案通信方案：常用的为光纤、VPN专网、GPRS公网等信号获取：PT、三相CT、零序CT、专用离线传感器等多种形式站端设备：FTU（硬件采用高速DSP+主CPU双核主板等）站内设备：暂态原理的选线系统，准确率95%以上主站软件：多种判据区段定位谢谢！
