基于参数识别原理的单相接地选线装置的研究与应用

赵雪林 林蒙丹

（1.徐州华美电力工程有限责任公司，江苏 徐州 221006；2.徐州工业职业技术学院机电学院，江苏 徐州 221000）

1 单相接地选线装置研究的意义

近年来，国内外学者将模糊理论、神经网络、小波分析和Prony方法等工具应用到了接地选线中，选线的准确性和可靠性得到了提升，但对数学模型特征的分析和利用上，在配电网本身还缺乏足够的研究和重视。

目前，徐矿集团各矿、厂所辖的变电站6/10kV系统装设有小电流接地选线装置，变电所综合自动化改造前，使用的选线装置准确率均很低，不能满足运行需要。2003年变电所实施综合自动化改造，期间研究应用了基于“时序鉴别法”的选线装置，准确率有所提高。随着中压线路电缆化率的提高，变电站安装了消弧线圈，使得单相接地电容电流很小。对于这些变电所，使用稳态信号作为判据的时序鉴别法，选线准确率也较低。因此，有必要进一步研究应用新的选线原理，以提高单相接地选线准确率。

2 基于参数识别原理的单相接地选线方法

“基于模型参数识别”是本文提出的一种新型小电流接地系统故障选线方法，并基于此原理方法开发出选线装置。其原理将线路等效为两侧对地电容值不相等的∏模型，在故障零序网络中，对外部发生故障时的数学模型建立在每条线路中,最小二乘意义下的母线侧对地电容参数C的估计值，是利用暂态零序电压电流数据求解模型实现的。进一步识别出故障线路是根据求解得到的模型对地电容参数估计值C判断实际发生的故障是否符合所建立的模型。

该原理不再利用某次谐波分量的电流电压，保证了原始数据的可靠性，避免了谐波分量提取产生的误差；在最小二乘意义下对固定的线路模型的一个参数进行辨识，为定值的整定带来很大方便，避开了直接对电气量进行比较，方法具有自举性，耐过渡电阻能力强，不受间歇电弧和消弧线圈影响，不需进行群体比较，满足了自动化的要求。2.1 单相接地故障分析

对一个有N条出线线路，小电流接地系统线路i发生单相接地故障时，将线路等效成集中参数模型，其等效零序网络如图1所示。

图1 小电流接地系统单相接地故障零序等效网络图

当系统发生单相接地故障时，线路背侧系统其他元件的零序电流之和是故障线路的零序电流。流经非故障线路的零序电流为其自身的对地的电容电流。[1]。

2.2 故障模型方程的建立

根据此时该线路零序电流电压的关系，可建立如下方程：

其中u0,i0分别表示保护安装处实时测得的母线零序电压和流过线路的零序电流值。R0,L0,C1,C2分别为该线路的零序电阻，电感和电容值。

2.3 模型识别―最小二乘参数估计

为得到更为精确稳定的解，使用最小二乘近似的原理进行求解。对于式（1）模型中未知量为四个线路参数R0，L0和C1,C2，可以表示为形如f(R0,L0,C1,C2)＝0的方程，联立就可得到一个非线性方程组，求解这个非线形方程组即可得到待求C1。使用最小二乘参数估计可以使模型特征能够得到更加充分的体现，用另外一组数据又可以估计出一个参数值，然后推移数据窗，供选线使用。如此重复即可求解出待估参数的一个序列,减小了数据计算误差和采样误差等给参数估计带来的波动性。

3 结论

本文查清了6/10kV供电系统应用的基于“时序鉴别法”的选线装置,随着变电所线路电缆化率的提高，投入安装了消弧线圈，使得单相接地电容电流很小。对于这些变电所，选线准确率较低的问题。主要解决供电系统发生单相接地故障后，故障选线问题。

确定采用“基于参数识别”新方法。为变电所选线装置设计和定制，得以提高系统接地故障选线的正确率。选线结果能够有效识别线路故障,受过渡电阻、故障时刻、出线负荷等影响较小。 该选线装置不仅适合在徐矿集团各厂矿供电系统技术改造项目中使用，同样适用于其他矿山和工业供电系统技术改造，具有很大的推广价值和广泛的应用前景。

［1］陶利国,许云峰.采用数字技术的小电流接地选线和故障定位装置[J].电力系统保护与控制,2010(7).

［2］郭振兴.基于遗传算法的随机最优潮流求解研究[D].广东工业大学,2011.