煤矿电网含并联供电线路选线仿真系统验证

文俊红

(霍州中冶焦化有限责任公司 山西临汾 031400)

在煤矿电网中，并联供电线路是其中一种十分常见的供电方式，特别是由变电所引出的电源，此类线路通常都比较长，负荷也会比较大，其接地选线方式一直都没有得到很好的解决。尤其是在发生相应故障的时候，信号就会与故障相叠加，导致出现拒动、误动的情况。为了达到选线要求，目前提出了一种基于相间电流差的方式，通过此种方法可以有效的判断出发生的故障。

1 基于相间电流差选线的原理

假设小电流接地系统正常运行的时候，该系统的电源电压是三相对称的，由两条线路并联组成，并且各自具有相应的电容以及负荷电流。当某一条线路发生单相接地故障的时候，相应的电压就会发生一定的改变，同时也就会出现一定的单相接地电流，致使流过各个线路的电流也会随之发生相应的改变。除此之外，因为线路电压还是对称的，在出现单相接地故障的前后，其负荷电流在一瞬间还是保持不变的，所以，在没有出现故障的线路中，其三相电流的变化幅度是保持一致的；而在出现故障的线路中，发生故障相与没有发生故障相之间的电流差就是产生的单相接地电流，其中没有发生故障相的电流变化幅度也是保持一致的。但是，在实际运行过程中，系统的三相电压是不可能一直保持对称的，因此，相间电流差通常是以接地电流的一半为基准的。由此可以看出，当出现故障的时候，故障线路通常都是将故障相作为基准，定义相间电流差；而没有出现故障的线路在定义相间电流差的时候，可以将任何一项作为基准。所以，能够通过对故障相的相间电流差之间的比较，判断线路出现故障的实际情况，进而得出相间电流差最大的那条线路就是出现故障的线路。

2 基于相间电流差选线的方法

2.1 检测零序电压

在确定系统出现故障之前，一定要先对系统的零序电压进行相应的检测，当系统的二次零序电压的值大于所预设阙值的时候，比如：15伏，通常就会认为该系统出现了单相接地故障。

2.2 确定故障相

当确定该系统发生故障的时候，一定要确定故障相，进而才可以采取相应的解决措施。确定故障相的判断依据就是：当电压最低相的电压值小于额定电压百分之三十的时候，那么就可以确定电压最低的相就是发生故障的相；当电压最低相的电压值大于额定电压百分之三十的时候，针对中性点不接地系统或者消弧线圈接地情况而言，故障相通常情况都是将正相序作为基准。

2.3 相间电流差的计算

确定故障线路的方法就是计算相间电流差，也就是将故障相的电流作为计算的基础，对各个线路的电流进行计算，之后得出相应的相间电流差，其中得出差值最大的那一条线路就是发生故障的线路。

3 PSCAD仿真系统

利用PSCAD仿真系统对线路选线进行验证，通常情况都会设置5条线路，长度分别是10千米、15千米、8千米、12千米以及5千米。电源侧电压为35千伏，变压器的容量为10兆伏安。线路模型使用的就是分布参数的模型，其中正序参数的正序电阻为每千米0.17欧姆，正序电容为6.2e-8F/km，正序电感为7.5e-3H/km，而零序参数的零序电阻为每千米0.23欧姆，零序电容为3.7e-8F/km，零序电感为34.2e-3H/km。因为并联电路通常都会存在电流不平衡的情况，所以，均会对相应的线路进行电流平衡的设置，针对中性点不接地系统的故障与接地电阻是1000欧姆时这两种情况展开相应的仿真验证。其得到的相间电流差见表1、表2。

表1 单相接地故障的相间电流差

表2 接地电阻是1000欧姆的相间电流差

从表1与表2中可以看出，出现故障的线路都是以发生故障的相作为基准，其相间电流差最大的那一条线路，并且对于并联电路而言，其中一条线路出现故障的时候，此项理论也是符合实际情况的。但是当接地电阻值不断增大的时候，其相间电流差的值也就会越来越小，也是很难予以判断的。所以，通过仿真结果能够说明，对于小电流接地选线而言，采取基于相间电流差的方法是非常有效的，特别适合应用在含有并联电路的电网中，可以很好的解决故障线路确定的问题。除此之外，还可以说明此种选线方法非常适合应用在单相接地与低接地电阻的故障线路中，但是对于一些单相高电阻的故障就会缺乏一定的灵敏度，进而可能会影响对于出现故障位置的判断，由此可以看出，一定要加强这一方面的研究，尽可能提高系统运行的灵敏度，这样才可以有效的提高系统运行的可靠性与安全性。

4 结语

通过对小电流接地系统发生故障的前后进行分析，充分考虑线路各相电流的变化情况，进而提出了基于相间电流差的选线方法，很好的解决了单相接地故障的问题，并且也非常适合应用在并联电路中，除此之外，从仿真系统的验证结果上而言此种方法也可以非常准确的找出发生故障的线路，特别是可以有效的区分发生故障的故障相，进而使电网系统不会再受到供电方式的干扰，供电效果也会非常好，是一种非常适用的选线方法。所以，加强对煤矿电网含并联线路小电流选线方法的研究是一件非常值得的事情。

[1]郭清滔，吴田.小电流接地系统故障选线方法综述[J].电力系统保护与控制，2010（02）.

[2]周登登，刘志刚，符伟杰等.基于双树复小波的相电流行波故障选线新方法[J].电力系统保护与控制，2010（08）.

[3]梁睿，王崇林，刘建华等.煤矿电网含并联供电线路的小电流选线[J].电力系统保护与控制，2011（09）.

[4]张兰，龚静，周有庆.小电流接地系统单相接地暂态保护判据研究[J].湖南大学学报（自然科学版），2004（02）.