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1、配电网小电流接地故障 自动定位系统 山东科汇电力自动化有限公司 赵义奎 2 配电网小电流接地故障自动定位系统 1. 概述 2. 小电流接地故障的信号特征 3. 接地故障定位原理 4. 定位系统构成 5. 现场运行和试验 6. 结论 3 概述 单相接地是配电网的首要故障形式，占到故障总数 的80%左右，对单相接地故障实现自愈，是智能配 电网的一个基本要求 本系统对于建设智能电网，进一步减少故障停电， 提高供电质量、用户满意度以及供电企业管理效率 等诸方面都有着非常重要的意义 4 定位现状 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
2、故障，信号弱、接地电阻大时影 响结果 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 5 配电网小电流接地故障自动定位系统 1. 概述 2. 小电流接地故障的信号特征 3. 接地故障定位原理 4. 定位系统构成 5. 现场运行和试验 6. 结论 6 经消弧线圈接地系统的工频零序电流 分布特征 故障电流较小 健全线路、故障点下游 线路零序电流从母线流 向线路，随检测点到母 线距离的增加幅值不断 减小 故障点上游电流与健全 线路和故障点下游电流 流向（极性）相同 消弧线圈 健全线路故障线路 经消弧
3、线圈接地系统工频零序电流分布示意图 7 故障暂态电流在系统内的分布特征 故障点上、下游间的暂 态电流幅值、频率差异 较大，极性相反，相似 性低 故障点上游或下游两个 相邻检测点的暂态电流 幅值接近、相似程度高 小电流接地故障暂态电流分布规律示意图 健全线路健全线路故障线路 消弧线圈 8 配电网小电流接地故障自动定位系统 1. 概述 2. 小电流接地故障的信号特征 3. 接地故障定位原理 4. 定位系统构成 5. 现场运行和试验 6. 结论 9 接地故障定位原理 本系统根据故障点上、下游间的暂态电流幅值、频 率差异较大的特性，采用暂态零序电流相似性定位 法 首先主站系统通过选线装置上报的选线结果
4、确定故 障线路 主站系统接收FTU上传故障暂态零序电流波形，通 过求取相邻检测点之间暂态零序电流的相似系数判 断两个波形是否相似 10 接地故障定位原理 主站系统通过比较两侧暂态电流之间的相似系数最 小且小于设定的门槛值，确定故障区段 若所有区段两侧暂态电流相似系数均大于设定门槛 ，则最末一个FTU下游区段为故障区段 11 配电网小电流接地故障自动定位系统 1. 概述 2. 小电流接地故障的信号特征 3. 接地故障定位原理 4. 定位系统构成 5. 现场运行和试验 6. 结论 12 定位系统构成 主站 选线装置 FTU 通讯系统 定位主站由定位系统和必要通讯设备构成 FTU采用PZK36（采样
5、频率为每通道3.2kHz） 选线系统以XJ-100小电流接地故障选线系统为核心，增加故障定位 站内算法及通讯程序 主站和FTU间采用GPRS通讯方式，主站和选线系统采用光 纤通讯方式，通讯规约为：电力行业标准104规约 13 现场系统构成 安装位置：厦门电 业局调度所 选线装置安装位置 ：110kV田洋变电 站 FTU安装位置：田 洋变电所911汀溪 线#61开关、#99 开关，947四林线 #51开关、#91开 关 14 配电网小电流接地故障自动定位系统 1. 概述 2. 小电流接地故障的信号特征 3. 接地故障定位原理 4. 定位系统构成 5. 现场运行和试验 6. 结论 15 现场运行
6、现场运行系统监测了厦 门电业局田洋变电所I 母911汀溪线和IV母946 四林线 两条线路分别安装了两 台FTU，线路各被分为 三个区段 在变电所安装了改进后 的暂态原理选线装置， 在调度部门安装了定位 主站 DA 主 站 #61开关#99开关 出线断路器 选线 FTU1 FTU2 I母 911汀溪线 #51开关 #91开关出线断路器 选线 FTU3 FTU4 IV母 946四林线 GPRS通信 其 它 出 线 其 它 出 线 区段4 区段1区段2 区段3 区段5区段6 现场试运行定位系统 16 运行结果分析 经过现场运行，本系统自2012年7月26日至10月 06日共记录实际故障21次。具体
7、情况见下表。 17 运行结果分析 18 运行情况分析 对应于表中第5次和第8次故障，选线装置和各FTU记录的 故障电流波形分别如图所示（各电流出现不同程度的饱和 现象）。 区段3故障时各检测点暂态电流波形 区段2故障时各检测点暂态电流波形 19 现场试验情况 电业局于10月24日组织进行了现场人工单相接地 试验，以验证科技项目的故障定位效果，并为项目 的改进提供依据 试验线路为段母线上911汀溪线，线路上设有两 个人工接地点，分别在88支1杆塔开关（位于61# 和99#开关之间）和芸溪小区开闭所905开关柜（ 位于母线和61#开关之间） 两个接地点分别进行若干次试验，接地故障类型包 括金属性接
8、地和经电阻接地 20 现场试验接地点 1号接地点（88支1杆塔开关 ） 2号接地点（芸溪小区开闭所 905开关柜） 21 试验结果分析 1号接地点（88支1杆塔开关）处共进行了9次人 工接地故障试验，故障持续时间都是5s 在2号接地点（芸溪小区开闭所905开关）处共进 行了7次人工接地故障试验，故障持续时间都是5s 试验结果表明，在选线装置选线结果正确的情况 下，主站系统定位正确率达到95%以上 22 现场录波波形 1号接地点第6次试验和2号接地点第3次试验装置 录波波形如图所示 1号接地点第6次试验录波波形 2号接地点第3次试验录波波形 23 配电网小电流接地故障自动定位系统 1. 概述 2. 小电流接地故障的信号特征 3. 接地故障定位原理 4. 定位系统构成 5. 现场运行和试验 6. 结论 24 结论 基于暂态电流信号的定位算法不需要外加接地电 阻或信号注入设备，不仅不受消弧线圈影响、检 测可靠，且易于实现、投资小，可方便应用于DA 系统 现场运行和试验证明了本系统算法的有效性和系 统装置的可靠性 本项目的研究能有效地提高供电可靠性，不仅能 带来良好的社会效益，而且能创造巨大的经济效 益 谢谢！