CN105067953B - 小电流接地系统单相接地故障的寻址方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种小电流接地系统单相接地故障的寻址方法，利用MATLAB技术建立输电线路模型，通过仿真找到不同输电线路在发生金属性接地故障时对电容电流的影响，进而归纳出系统电压和电流的相互关系。当发生接地故障时，利用调控后台获得的电压、电流等相关数据，通过关系表的查询，对接地点的位置作出大致的估计，指导运维人员的巡线工作，势必会有效缩短巡线时间。
Description
技术领域
本发明属于变电运行领域，涉及小电流接地系统发生单相接地故障，尤其是一种小电流接地系统单相接地故障的寻址方法。
背景技术
我国的配电网大部分采用中性点不接地方式，发生接地故障时，流过故障点的电流较小，常称为小电流接地系统。
小电流接地系统发生单相接地故障的几率最高。当系统发生单相接地故障时，由于不构成短路回路，接地故障电流比负荷电流小得多，三相线电压依然保持对称关系，不影响对负荷连续供电，所以不必立即跳闸，运行的规程规定可以连续运行1至2小时。但是故障发生后，不可以长时间接地运行。因为接地点的出现造成了非故障相的对地电压升高至原来电压的倍，对电网的绝缘构成了威胁，极易在电网的薄弱点诱发另一点接地，进而发展为相间短路。因此，发生单相接地故障后，从运行安全的角度出发，需要尽快找到故障线路并确定故障点位置，便于运行人员排除故障。
单相接地故障发生后，会引起系统电压变化。一般情况下，调控员通过10kV线路的拉合，可以确定故障线路，但是无法确定故障的确切位置。这时需要运维人员进行巡线排查。一般的，天气恶劣时易发生故障，穿山线路易发生故障，无形中给线路运维和故障排查增加了困难。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可以有效缩短了巡线时间的小电流接地系统单相接地故障的寻址方法。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是：
一种小电流接地系统单相接地故障的寻址方法，步骤如下：
1选取常用架空线作为样例，利用MATLAB技术建立输电线路模型，通过软件自带的仿真功能，找到不同输电线路在发生金属性接地故障时对系统电压、电流的影响，进而归纳出故障点位置与系统电压和电流的相互关系；
2选取具有代表性的线路开展数据修正，与归纳得到的关系作比对，得到符合运行的实际关系表；
3线路发生单相接地故障时，利用调控后台获得系统的电压、电流相关数据，通过实际关系表的查询，对接地点的位置作出大致的估计，指导运维人员的巡线工作。
而且，架空线样例选用LGJ-70、LGJ-95、LGJ-120、LGJ-150。
而且，代表性的线路为近期有单相接地记录且电压、电流相关数据完整的线路。
而且，所述利用MATLAB技术建立的输电线路模型包括消弧线圈、三相电源、三条线路、三个三相负载，一个故障点、测量单元及显示器，三相电源的输入端依次连接开关及消弧线圈，三相电源的输出端连接母线测量单元，母线测量单元的A、B、C三相接口分别连接线路1测量单元及线路2测量单元，母线测量单元的电压接口连接母线电压显示器，母线测量单元的电流接口连接母线电流显示器，线路1测量单元的A、B、C三相接口依次连接输电线路1及三相负载1，线路1测量单元的电压接口连接输电线路1的电压显示器1，线路1测量单元的电流接口连接输电线路1的电流显示器1，线路2测量单元的A、B、C三相接口依次连接输电线路2、输电线路3及三相负载2，在输电线路2与输电线路3之间连接故障点，线路2测量单元的电压接口连接输电线路2的电压显示器2，线路2测量单元的电流接口连接输电线路2的电流显示器2，所述三相负载2通过负载测量单元及其连接的示波器显示负载处的电流和/或电压，所述故障点通过故障点测量单元及其连接的示波器显示故障点的电流和/或电压。
本发明的优点和积极效果是：
本方法利用MATLAB技术建立输电线路模型，通过仿真找到不同输电线路在发生金属性接地故障时对电容电流的影响，进而归纳出系统电压和电流的相互关系。
当发生接地故障时，利用调控后台获得的电压、电流等相关数据，通过关系表的查询，对接地点的位置作出大致的估计，指导运维人员的巡线工作，势必会有效缩短巡线时间。
附图说明
图1为本方法建立的MATLAB模型图；
图2为母线电压随故障点位置变化的曲线图；
图3为母线电流随故障点位置变化的曲线图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种小电流接地系统单相接地故障的寻址方法，步骤如下：
(1)选取常用架空线作为样例，利用MATLAB技术建立输电线路模型，通过软件自带的仿真功能，找到不同输电线路在发生金属性接地故障时对电压、电流的影响，进而归纳出故障点位置与系统电压和电流的相互关系；架空线样例以LGJ-70、LGJ-95、LGJ-120、LGJ-150为主。
(2)选取具有代表性的线路开展数据修正，与归纳得到的关系作比对，进而修正，得到符合运行的实际关系表；代表性的线路样例要求：近期有单相接地记录且电压、电流等相关数据完整；电压由调控后台获取，电容电流由消弧线圈处获取。
3线路发生单相接地故障时，利用调控后台获得的电压、电流等相关数据，通过实际关系表的查询，对接地点的位置作出大致的估计，指导运维人员的巡线工作。
所述的MATLAB建立的输电线路模型包括消弧线圈、三相电源、三条线路、三个三相负载，一个故障点、测量单元及显示器，三相电源的输入端依次连接开关及消弧线圈，三相电源的输出端连接母线测量单元，母线测量单元的A、B、C三相接口分别连接线路1测量单元及线路2测量单元，母线测量单元的电压接口连接母线电压显示器，母线测量单元的电流接口连接母线电流显示器。
线路1测量单元的A、B、C三相接口依次连接输电线路1及三相负载1，线路1测量单元的电压接口连接输电线路1的电压显示器1，线路1测量单元的电流接口连接输电线路1的电流显示器1。
线路2测量单元的A、B、C三相接口依次连接输电线路2、输电线路3及三相负载2，在输电线路2与输电线路3之间连接故障点。线路2测量单元的电压接口连接输电线路2的电压显示器2，线路2测量单元的电流接口连接输电线路2的电流显示器2。
三相负载2通过负载测量单元及其连接的示波器显示负载处的电流和/或电压。
故障点通过故障点测量单元及其连接的示波器显示故障点的电流和/或电压。如故障点A相接地，显示该点B相的电流、电压。
所述消弧线圈的电阻：30.000Ω；电感：0.8697H；电容：0.0001F；
所述三相电源的线电压：10000V；A相相角：0°；频率：50Hz；连接方式：Yn；电源内部电阻：0.00529Ω；电源内部电感：0.00014H。
输电线路2(母线至故障点)的RLC回路频率：50Hz；单位正序电阻：0.01273Ω/km；单位零序电阻：0.38640Ω/km；单位正序电感：0.9337*10-3H/km；单位零序电感：4.1264*10-3H/km；单位正序电容：12.740*10-9F/km；单位零序电容：7.7500*10-9F/km；线路长度：依据仿真需求，单位取km。
三相负载的线电压：10000V；频率：50Hz；三相有功功率：2.0*106W；三相感性无功功率：0.4*106Var；三相容性无功功率：0Var。
本系统运行环境为：采样时间：10-5S；采样频率为：105Hz。
仿真参数设定如下：开始时间：0.0S；结束时间：0.2S；
仿真结果之一(故障点)
10kV线路的供电半径通常在6～20km，考虑单位长度架空线的电容相对较小，在仿真阶段为了突出实验效果，将供电半径延长。故障点设置也突出差别，选取0.01km和100km作比较。
从故障点处示波器可以发现A相发生接地故障时，故障点位置不同，对B相电流的影响巨大。故障点越靠近母线，B相电流越大；故障点越远离母线，B相电流越小。
从故障点处示波器可以发现A相发生接地故障时，故障点位置不同，对B相电压的影响巨大。故障点越靠近母线，B相电压越大；故障点越远离母线，B相电压越小。
仿真结果之二(母线处)
母线电流显示器可以发现A相发生接地故障时，故障点位置不同，对母线处电流的影响巨大。故障点越靠近母线，母线处电流越大；故障点越远离母线，母线处电流越小。
母线电压显示器可以发现A相发生接地故障时，故障点位置不同，对母线处电压的影响巨大。故障点越靠近母线，母线处电压越小；故障点越远离母线，母线处电压越大。
利用本系统，通过修改基础参数，设定A相故障位置，查看故障发生时母线电压和电流的变化。
线路参数中单位电容固定选取如下：
(C1＝12.74*10-9F/km,C0＝7.751*10-9F/km)
选取不同的故障位置时：
母线处A相电流、电压的变化如表1所示，
根据上表平滑描点，得到电压曲线如图2所示，得到电流曲线如图3所示，试验过程中，选取了9个点。实际工作中，可以通过仿真模型进行多点描绘，点数越多，得到的曲线越接近实际。
曲线图涵盖0～100km，考虑到10kV线路的实际供电半径，基本满足需求。在线路故障查找过程中，可以利用曲线图找点进行，最佳方案是电压图、电流图并行，查找交集，可以有效提高精度。
实际工作时，可以利用仿真模型，对正序电容、零序电容进行修改；通过试验，描绘出不同线路发生单相故障时的电压、电流图。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种小电流接地系统单相接地故障的寻址方法，其特征在于：步骤如下：
(1)选取常用架空线作为样例，利用MATLAB技术建立输电线路模型，通过软件自带的仿真功能，找到不同输电线路在发生金属性接地故障时对系统电压、电流的影响，进而归纳出故障点位置与系统电压和电流的相互关系；
(2)选取具有代表性的线路开展数据修正，与归纳得到的关系作比对，得到符合运行的实际关系表；
(3)线路发生单相接地故障时，利用调控后台获得系统的电压、电流相关数据，通过实际关系表的查询，对接地点的位置作出大致的估计，指导运维人员的巡线工作；
所述利用MATLAB技术建立的输电线路模型包括消弧线圈、三相电源、三条线路、三个三相负载，一个故障点、测量单元及显示器，三相电源的输入端依次连接开关及消弧线圈，三相电源的输出端连接母线测量单元，母线测量单元的A、B、C三相接口分别连接线路1测量单元及线路2测量单元，母线测量单元的电压接口连接母线电压显示器，母线测量单元的电流接口连接母线电流显示器，线路1测量单元的A、B、C三相接口依次连接输电线路1及三相负载1，线路1测量单元的电压接口连接输电线路1的电压显示器1，线路1测量单元的电流接口连接输电线路1的电流显示器1，线路2测量单元的A、B、C三相接口依次连接输电线路2、输电线路3及三相负载2，在输电线路2与输电线路3之间连接故障点，线路2测量单元的电压接口连接输电线路2的电压显示器2，线路2测量单元的电流接口连接输电线路2的电流显示器2，所述三相负载2通过负载测量单元及其连接的示波器显示负载处的电流和/或电压，所述故障点通过故障点测量单元及其连接的示波器显示故障点的电流和/或电压。
2.根据权利要求1所述的小电流接地系统单相接地故障的寻址方法，其特征在于：架空线样例选用LGJ-70、LGJ-95、LGJ-120、LGJ-150。
3.根据权利要求1所述的小电流接地系统单相接地故障的寻址方法，其特征在于：代表性的线路为近期有单相接地记录且电压、电流相关数据完整的线路。
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