小电流接地故障暂态选线及监测技术普及
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
UC0
EC
EA
If
U0 UB0 o
EB
故障线路零序电流减小，极 性相反
故障线路零序电流幅值可能小于健全线 路，且极性与健全线路相同
科汇电气
小电流接地故障特征及选线技术之
小电流接地系统故障暂态特征
2 1 0 -1 -2 -3
i0
u0
暂态零序电流幅值远大于频零序电流
故障线路零序电流与零序电压初始极性相反， 健全线路则相同
F
3Lk C0s
C01
CBA
C02
F
3Lk
iL
i0s
科汇电气
i01
U0f iof
C01
i02 C02
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
零序网络中健全线路k（末端为开路状态）来说，在 母线处检测的线路入端阻抗Zock的相频特性随频率 而变化。在信号频率小于一临界频率（一般大于 2000Hz）时，线路可用一电容来等效。
主要内容
配电网中性点接地方式 小电流接地故障特征及选线技术 基于故障暂态特征信号的选线新原理 XJ－100小电流接地故障选线及监测系统 人工试验与现场运行结果 运行经验总结
科汇电气
配电网中性点接地方式
科汇电气
配电网中性点接地方式之
影响中性点接地方式选择的因素
单相接地故障是否会造成供电中断 过电压对绝缘的影响 故障电流幅值（接地电弧会引发火灾） 人身安全 对通信系统的干扰 继电保护与控制方式 设备投资
Di L0iu R0iu
C0iu
Uf0
DN
C’0N
SFB内故障零模网络等效图 科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
特征频段内不接地系统电气分布特征
在SFB内，零模电流具有如下关系
•规律a. 故障线路幅值大于任何一条健全线路。 •规律b. 故障线路中从线路流向母线，而健全线路
中从母线流向线路。二者流向和极性相反。
科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
不接地系统零模网络相频特性
故障线路检测的背后阻抗是所有健全线路并联后 的总体等效阻抗。
科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
特征频段内不接地系统零模网络等效图
定义从0到ω’频段为特征频段（简称SFB）。
SFB内，故障零模网络可以简化为：
D1
母线
C’01
科汇电气
小电流接地故障特征 及选线技术
小电流接地故障特征及选线技术之
中性点不接地系统故障工频特征
➢线三故路障相电线电容路压电零流的序之变电和化流，是方所向有由非故故障障
Ih
EA
ห้องสมุดไป่ตู้
If
点流向➢故母障线相电压降低
➢非三故相➢障健电相全流零相的序电变电压流化升等高于线路本身
电容➢电➢可线流近电，似压方认保向为持由不不母变变线流向故障
➢故零障序线电路压电的流变大于化非故障线路，
UC0 EC
U0 UB0 o
EB
二者反极性 ➢等于故障相故障前的反相电压
零序电流的变化
科汇电气
小电流接地故障特征及选线技术之
消弧线圈接地系统故障工频特征
三相电压、零序电压与不接地 系统相同
健全线路零序电流与不接地系 统相同
故障点电流减小、有利息弧
If Ih
在SFB外，零模电流具有如下关系
•规律c. 由于可能出现健全线路之间的电流交换， 故障线路和健全线路的零模电流幅值和极性（方 向）没有固定统一的关系。
母线处检测的无功功率在SFB内外的分布 也满足规律a、b、c
科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
消弧线圈接地系统零模相频特性及电气分布
消弧线圈作为感性元件，将只对故障线路检测阻 抗和电流、无功功率的幅值及流向产生影响。
科汇电气
线模网络相频特性及暂态信号特征
科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
仿真模型
T
110KV Y Y0 10kV
K
RL
Rf
LN
l1=3km l2=6km l3=9km l4=12km
l5=15km ZL l6=20km
中性点不接地和经消弧线圈接地系统仿真模型 科汇电气
10 0
设消弧线圈在频率ωr下能够完全补偿电容电流 设最大的健全线路零模电容为Cmax
如果定义：
L' r
C0 C0h C0km
则在ω’L到ω’频带内，故障线路检测的电流幅值
大于任一健全线路，其流向也与健全线路相反
科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
消弧线圈接地系统零模相频特性及电气分布（2）
4出线消弧线圈接地系统零模典型相频关系示意图
科汇电气
配电网中性点接地方式之
配电网中性点接地方式
大电流（有效）接地方式
➢ 直接接地
优点缺：点：
➢ 小电阻接地 ➢ 电抗接地
➢易➢于不保易护息弧，供电可靠性低 ➢无➢过人电身压危危害害大
➢ 小不电接流地（非有效）➢对接通地信方影式响优大缺点点：：
➢ 消弧线圈接地（谐振接地） ➢供➢故电障可检靠测性困高难
➢ 高阻接地
➢人➢过身电、压通危信害危害小
科汇电气
配电网中性点接地方式之
国内外配电网中性点接地方式
配电网中性点接地方式发展历程 以美国、英国、日本为代表的国家以大电流接 地方式为主 以法国、德国、前苏联为代表欧洲国家以小电 流接地方式为主 欧洲逐步向谐振接地方式发展：法国EDF、英 国北方（YORK）电力公司、意大利。 国内：面临多样化的趋势，但仍以小电流接地 方式为主
依赖系统结构、参数和其它装置。 检测装置设计不合理。
工程质量、售后服务质量不高，运行管理模 式不完善。
科汇电气
基于故障暂态特征信号的 选线新原理
科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
暂态特征的传统分析方法
Ic Ic If
线路电容充放电示意图
科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
等效电路中 用集中电容 代表线路是 有条件的！
暂态过程不受消弧线圈影响
科汇电气
小电流接地故障特征及选线技术之
小电流接地故障传统选线方法
工频零序电流幅值、极性比较或无功功率方向 谐波法（5次谐波或多次谐波综合法） 有功电流或有功功率方向（能量法） 注入信号法 利用系统参数及其在故障前后或调协度变 化前后变化的方法 利用暂态信号的方法（首半波）
科汇电气
小电流接地故障特征及选线技术之
小电流接地故障选线技术新进展
综合选线算法 小波选线 中电阻方法 中性点并联阻抗法 故障相瞬时短接法 基于特征分量的暂态选线方法
小电流接地故障特征及选线技术之
小电流接地故障检测的难点
故障产生的电流信号微弱，信噪比低。特别是利 用谐波和有功电流等部分故障电流的方法。 故障电弧不稳定，造成零序电压、电流波形损 坏严重，而已有方法大多是基于稳态量。
EC
EA
If
U0 UB0 o
EB
故障线路零序电流减小，极 性相反
故障线路零序电流幅值可能小于健全线 路，且极性与健全线路相同
科汇电气
小电流接地故障特征及选线技术之
小电流接地系统故障暂态特征
2 1 0 -1 -2 -3
i0
u0
暂态零序电流幅值远大于频零序电流
故障线路零序电流与零序电压初始极性相反， 健全线路则相同
F
3Lk C0s
C01
CBA
C02
F
3Lk
iL
i0s
科汇电气
i01
U0f iof
C01
i02 C02
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
零序网络中健全线路k（末端为开路状态）来说，在 母线处检测的线路入端阻抗Zock的相频特性随频率 而变化。在信号频率小于一临界频率（一般大于 2000Hz）时，线路可用一电容来等效。
主要内容
配电网中性点接地方式 小电流接地故障特征及选线技术 基于故障暂态特征信号的选线新原理 XJ－100小电流接地故障选线及监测系统 人工试验与现场运行结果 运行经验总结
科汇电气
配电网中性点接地方式
科汇电气
配电网中性点接地方式之
影响中性点接地方式选择的因素
单相接地故障是否会造成供电中断 过电压对绝缘的影响 故障电流幅值（接地电弧会引发火灾） 人身安全 对通信系统的干扰 继电保护与控制方式 设备投资
Di L0iu R0iu
C0iu
Uf0
DN
C’0N
SFB内故障零模网络等效图 科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
特征频段内不接地系统电气分布特征
在SFB内，零模电流具有如下关系
•规律a. 故障线路幅值大于任何一条健全线路。 •规律b. 故障线路中从线路流向母线，而健全线路
中从母线流向线路。二者流向和极性相反。
科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
不接地系统零模网络相频特性
故障线路检测的背后阻抗是所有健全线路并联后 的总体等效阻抗。
科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
特征频段内不接地系统零模网络等效图
定义从0到ω’频段为特征频段（简称SFB）。
SFB内，故障零模网络可以简化为：
D1
母线
C’01
科汇电气
小电流接地故障特征 及选线技术
小电流接地故障特征及选线技术之
中性点不接地系统故障工频特征
➢线三故路障相电线电容路压电零流的序之变电和化流，是方所向有由非故故障障
Ih
EA
ห้องสมุดไป่ตู้
If
点流向➢故母障线相电压降低
➢非三故相➢障健电相全流零相的序电变电压流化升等高于线路本身
电容➢电➢可线流近电，似压方认保向为持由不不母变变线流向故障
➢故零障序线电路压电的流变大于化非故障线路，
UC0 EC
U0 UB0 o
EB
二者反极性 ➢等于故障相故障前的反相电压
零序电流的变化
科汇电气
小电流接地故障特征及选线技术之
消弧线圈接地系统故障工频特征
三相电压、零序电压与不接地 系统相同
健全线路零序电流与不接地系 统相同
故障点电流减小、有利息弧
If Ih
在SFB外，零模电流具有如下关系
•规律c. 由于可能出现健全线路之间的电流交换， 故障线路和健全线路的零模电流幅值和极性（方 向）没有固定统一的关系。
母线处检测的无功功率在SFB内外的分布 也满足规律a、b、c
科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
消弧线圈接地系统零模相频特性及电气分布
消弧线圈作为感性元件，将只对故障线路检测阻 抗和电流、无功功率的幅值及流向产生影响。
科汇电气
线模网络相频特性及暂态信号特征
科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
仿真模型
T
110KV Y Y0 10kV
K
RL
Rf
LN
l1=3km l2=6km l3=9km l4=12km
l5=15km ZL l6=20km
中性点不接地和经消弧线圈接地系统仿真模型 科汇电气
10 0
设消弧线圈在频率ωr下能够完全补偿电容电流 设最大的健全线路零模电容为Cmax
如果定义：
L' r
C0 C0h C0km
则在ω’L到ω’频带内，故障线路检测的电流幅值
大于任一健全线路，其流向也与健全线路相反
科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
消弧线圈接地系统零模相频特性及电气分布（2）
4出线消弧线圈接地系统零模典型相频关系示意图
科汇电气
配电网中性点接地方式之
配电网中性点接地方式
大电流（有效）接地方式
➢ 直接接地
优点缺：点：
➢ 小电阻接地 ➢ 电抗接地
➢易➢于不保易护息弧，供电可靠性低 ➢无➢过人电身压危危害害大
➢ 小不电接流地（非有效）➢对接通地信方影式响优大缺点点：：
➢ 消弧线圈接地（谐振接地） ➢供➢故电障可检靠测性困高难
➢ 高阻接地
➢人➢过身电、压通危信害危害小
科汇电气
配电网中性点接地方式之
国内外配电网中性点接地方式
配电网中性点接地方式发展历程 以美国、英国、日本为代表的国家以大电流接 地方式为主 以法国、德国、前苏联为代表欧洲国家以小电 流接地方式为主 欧洲逐步向谐振接地方式发展：法国EDF、英 国北方（YORK）电力公司、意大利。 国内：面临多样化的趋势，但仍以小电流接地 方式为主
依赖系统结构、参数和其它装置。 检测装置设计不合理。
工程质量、售后服务质量不高，运行管理模 式不完善。
科汇电气
基于故障暂态特征信号的 选线新原理
科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
暂态特征的传统分析方法
Ic Ic If
线路电容充放电示意图
科汇电气
基于故障暂态特征信号的选线新原理之
等效电路中 用集中电容 代表线路是 有条件的！
暂态过程不受消弧线圈影响
科汇电气
小电流接地故障特征及选线技术之
小电流接地故障传统选线方法
工频零序电流幅值、极性比较或无功功率方向 谐波法（5次谐波或多次谐波综合法） 有功电流或有功功率方向（能量法） 注入信号法 利用系统参数及其在故障前后或调协度变 化前后变化的方法 利用暂态信号的方法（首半波）
科汇电气
小电流接地故障特征及选线技术之
小电流接地故障选线技术新进展
综合选线算法 小波选线 中电阻方法 中性点并联阻抗法 故障相瞬时短接法 基于特征分量的暂态选线方法
小电流接地故障特征及选线技术之
小电流接地故障检测的难点
故障产生的电流信号微弱，信噪比低。特别是利 用谐波和有功电流等部分故障电流的方法。 故障电弧不稳定，造成零序电压、电流波形损 坏严重，而已有方法大多是基于稳态量。