零序特征量的配电网接地故障区段定位策略研究

都 是，路恒达

（宜兴供电公司，江苏 宜兴 214200）

0 引 言

就目前电力资源的应用来看，配电网是电力工业的重要组成部分。由于大部分配电网中性点都是以谐振接地方式为主，设备在出现单相故障问题时所产生的故障电流相对较小，而且瞬时性故障电弧可自动熄灭，以此来确保配电网能够实现正常运行。对于接地系统的故障来说，因间歇性电弧与故障电阻所引发故障问题的检测难度较大，这就无法对故障区段实现有效定位，难以为维修工作的开展提供重要依据，最终会影响设备维修工作的开展，无法及时对相关故障问题进行处理，降低维修工作效率[1]。如果无法实现及时维修，就会导致零序特征量配电网的接地故障范围不断扩大，最终产生连锁反应，引发多片区出现停电现象。基于此，开展零序特征量配电网接地故障区段定位策略的研究，在丰富相关研究理论的同时，还能为实际工作的开展提供重要参考依据[2]。

1 小电流接地系统单相接地故障分析

1.1 中性点不接地系统单相接地故障

中性点不接地系统的结构如图1所示。

图1 中性点不接地系统结构

在实际工作中，中性点的对地电压是0，相对地电容为C0，并没有体现出零序电流。由此来看，假设在线路A相中存在接地故障问题，就可将其电压视为0，故障后的非故障相B与C的对地电压上升至正常运行时的倍。系统运转过程中产生故障问题后，零序网络接地点会增加1个零序电压U0，而所产生的零序电流能够依照系统结构的各类元件与对地电容来形成新的电流回路。对于中性点不接地网络的零序电流，可以看作整个系统结构中不同元件对地电容的电流[3]。

1.2 中性点消弧线圈接地系统单相接地故障

配电网中性点消弧线圈接地系统的结构特点在于具备消弧线圈，出现接地故障时最大的变化就在于电流的分布，能够直观体现出电源中性点与消弧线圈的连接特性。线路II与A相接地后，流回接地点的总电流为

式中：IC为整个系统的对地电容电流；IC为消弧线圈电流。IC与IL之间的相位差约为180°，IK会因消弧线圈补偿而降低。中性点消弧线圈接地系统零序等效电路如图2所示。

图2 中性点消弧线圈接地系统零序等效电路

中性点消弧线圈接地系统的网络结构通常以补偿形式为主，经过故障线路的零序电流是消弧线圈零序电流和非故障元件零序电流之差。对此，要想实现精准的故障区段定位，需针对难以运用功率方向差别定位故障线路的问题进行充分考虑。

2 零序特征量配电网接地故障区段定位方案

传统定位方案中，由于配电网整体精度降低，多分支线路下的故障线路和非故障线路零序电流幅值之间并未存在明显差异，同时不具备较强的规律性，因此极易出现错判的现象[4]。基于此，本次研究切实根据线路差流来进一步扩大故障线路与非故障线路的差距，提升故障区段定位的准确性。线路差流的计算公式为

式中 ：I'为线路始端零序电流；I"为线路末端零序电流。在实际故障区段定位中，以故障部分的不同分支与中性点接地为依据，通过不同线路单位零序差流幅值的差异来进行故障区段的定位[5,6]。

3 仿真分析

为了验证所提策略的有效性，借助PSCAD软件来建立配电网模型。以Bergeron模型为基准，选取仿真频率为100 kHz、仿真时间为0.3 s。线路长度为LAB=30 km、LCD=35 km、LEF=22 km、LGH=26 km以及LKL=26 km；线路正序参数为R1=0.362 8×10-4Ω·m-1、ωL1=0.502 1×10-3Ω·m-1、线路零序参数为R0=0.379 58×10-3Ω·m-1，ωL0=0.132 75×10-2Ω·m-1、系统阻抗值为Z0=0.1121+j6.724 Ω·m-1。

针对中性点经消弧线圈接地系统的接地故障情况，为了实现故障区段的精准定位，可取补偿度P为5%～10%来进行定位。本研究以消弧线圈过补偿定位方式为基准，取补偿度P为10%。

不同线路中出现接地故障问题后，依据实际故障情况来检测配电网中不同分支零序电流，通过测算的方式来获取相关数据，具体见表1和表2。

表1 中性点不接地系统单线接地故障不同线路的单位零序差流值 单位：A

表2 中性点消弧线圈接地系统单相接地故障不同线路单位零序差流值 单位：A

结合表中数据分析来看，若中性点不接地，则非故障线路零序差流相近，且故障线路的零序差流值要比非故障线路大。随着过渡电阻值加大，零序差流幅值逐渐降低，选用单位零序差流法对配电网接地故障区段进行定位监测的精度较高，可以实现对配电网接地故障区段的有效定位。

4 结 论

针对零序特征量配电网接地故障区段定位进行研究，结合策略选择的内容分析来看，主要依据单位零序差流值的测算来进行精准定位，这种方法对于解决配电网中的接地故障问题意义重大。结合本次仿真研究的结果来看，单位零序差流法能够实现故障区段准确定位，为相关维修工作的开展提供保障。在零序特征量的配电网接地故障区段定位研究方面，还需要从多个层面来进行分析，才能切实解决配电网在实际运行中所产生的故障问题，以此来为配电网安全、稳定运行提供保障，满足不同用户的用电需求，促进电力企业实现长期稳定的发展。