中压配电网零序故障分析及诊断方法

2017-03-10周达玲

环球市场 2017年29期

关键词：录波弧线中性点

周达玲

国网福建晋江市供电有限公司

中压配电网零序故障分析及诊断方法

周达玲

国网福建晋江市供电有限公司

零序故障在中压配网中作为一种较为常见的故障，对供电配网有着很重要的影响，为了增强中压配网供电的有效性和可靠性，提高电力的配送质量，减少事故和经济损失的发生，针对中压配电网零序故障，供电单位要给予关注和重视。本文基于零序故障的分析，对智能型零序故障录波与诊断装置进行了相关的分析，同时说明对零序故障诊断方法，以此来有效的降低工作人员的工作强度，保证供电的质量。

中压配电网；零故障；诊断分析

供电网的中高压变电站通常作为供电的枢纽点，它能否安全可靠的工作在很大程度上影响着电网整体的的有效运行。针对供电安全性，怎样减少配电网故障的发生，当故障或异常运行出现时，能否快速、精准发现事故产生原因，降低故障排查时间，确保供电的安全性已作为配电网工作的重中之重。

一、中压配网零故障的分析

在中压电网(即6-35kV之间)中，通常有两大类的故障划分：第一类故障就是中性点电压升高，而第二类的故障就是相间电压异常(例，相间短路)。

(一)中性点不接地故障分析

在中性点不接地电网出现单相接地的问题时，电压的情况将会产生较为显著的变化。在参考资料中的部分接线图体现的是C相出现金属性接地时的状况，当发生接地后的故障点C相的电压变为零，就是Udc为 0。此时，依照故障相的条件，能够得出以下的电压方程式，即：

UO+UC=Udc为0。这个方程式中UO作为中性点对地电压，而UC是C相电源电压。所以有UO= -UC。这个方程式说明，在C相产生单相接地的情况时，中性点的对地电压就不会为零了，相反会成为-UC，所以对应A、B相的对地电压方程式为：

UdA=UO+UA=-UC+UA=√3 UCe-j150

UdB=UO+UB=-UC+UB=√3 UCej150

由相关相量关系可知，UdA与UdB之间的夹角转变成60度。具体而言，三个线电压依然维持着原有对称和大小。然而，由这组方程式能够得知，二个非故障相即A与B的对地电压却提升√3倍。因为线电压依然维持恒定，所以对于电力用户的持续工作几乎不会有太大影响。此外，虽然电压相对地提升了√3倍，然而对于电力网和其他的电气设施装置也没有太大的威胁，由于在中性点不接地的配电网情况下，所有设备装置的绝缘体是根据线电压进行设计的。然而，因为A与B电压相对地提升了√3倍，所以此对地的电容电流随之会提升√3倍[1]。

因为C相产生接地，它的对地电容被短接，因此C的对地电容电流会成为零。因此当通过C相接地点进入地中的电容电流(也就是接地电流)已不为零，为：

假设线路的每相对地电容都是相等，为CA=CB=CC=C。那么两个全相的电容电流各自为：

ICA = UdA-jXc=j√3ωCUce-j150=√3ωCUce-j60

ICB = UdB-jXc=j√3ωCUcej150=√3ωCUce-j120

把ICA与ICB的值代入方程，能够得出：

IC= -(ICA+ICB)=√3ωCUce(-j60+e-j120)= j3ωCUc。

它的绝对值是：IC= 3ωCUΥ。此式子中的UΥ是装置相电压；而ω是角频率；C是相对地电容。

由上式可知，在中性点出现不接地，单相接地电流IC与正常情况下的3倍相对地电容电流是一致的。

(二)中性点经消弧线圈接地故障分析

配电系统对电容电流的限制措施，通常利用消弧线圈补偿法，使用消弧线圈的感性电流来对接地电容电流进行补偿。在消弧线圈接地的配电系统中，尽管工频电容电流已由消弧线圈的感性电流进行了补偿，然而对于5次谐波而言，消弧线圈的五次谐波感性电流，远远小于5次谐波的接地电容电流，所以针对5次谐波而言，几乎不会将消弧线圈的影响作考虑。

二、零故障诊断方法分析

(一)装置诊断的基本方法

零故障录波与诊断装置，通常利用控制屏、中央控制器、零电流的互感器和数据的分析工作站，同时有效的引入人工神经网络将系统的全部信息集成网络，信息的存储反映在神经单元彼此的连接权上，应用配电系统的主动适应与自学能力将会促进故障诊断装置拥有很强适应性。所以当电网出现故障时，基于信息不同调度端能够根据反馈的信息的时间差，把故障信息进行3级划分：第一级为开关动作的信息；第二级为保护动作的信息；第三级为故障录波信息。工作人员可使用开关及其保护动作信息有效的进行故障诊断，使用故障录波信息能够对录波进行详细的分析同时对保护动作做出相关的评判。按照保护动作产生的数据结果能有效的进行保护动作信息误动、拒动的修正，以更加精确的进行故障的诊断[2]。

(二)具体诊断方法

1.全信息故障辨识诊断

将每个零序信号进行详细的一致性比对，从而来确定故障是不是PT、CT类故障，之后利用信号发展过程的搜索功能，把将障的整个过程，准确的分解为由单一的电网参数数据突变造成的子过程，再对这个过程做频域分析，分析评判故障的所属类型，再对全子过程作全时域、全频域的搜索，继而获知最强特征的区域，在所在区域做电流流向试验分析，以此来准确的判断故障出现的区域。

2.全过程实时录波诊断。

(1)零序故障数据特征采样记录。对全部的零序信号做详细的实时采样，而且要必须将信号最近的1500周期全部采样的数据做仔细保存。同时对各个采样点的数据做实时计算分析，如果有暂态产生，那么就必须将该暂态的整个过程的波形完整截取下来，做详细的在线分析，而且把此次的录波数据存储到硬盘中。

(3)对消弧线圈动态特性进行分析计算。针对不同种类的消弧线圈搭建对应的数学模型，利用数学模型收集的录波数据及其消弧线圈动态特性的相关数据指标，继而准确分析计算消弧线圈动态特性。

(4)按照录波数据及其现场情况诊断故障。仔细讨论录波数据及其故障原因之间的关联性，要按照不同的故障起因搭建仿真模拟的数据模型，再对仿真录波所得的数据与现场录波数据做对照计算，从而获知录波数据与故障原因之间的关联性。根据故障产生的原因仔细划分故障的类别，再对不同故障类别发生的频次做数据统计，分析与电网工作的环境的关联。