基于配电自动化系统的单相接地定位
2019-12-07王世松
王世松
基于配电自动化系统的单相接地定位
王世松
(南京海兴电网技术有限公司,江苏 南京 211500)
将线路分段器与交流法进行结合,提出了基于配电自动化系统的单相定位技术,还对分段器的最优隔离区段长度进行了分析,从而有助于防止线路分布电容对这一技术应用所产生的不利影响,能够确保定位的准确性,而且具有较高的经济性。
配电自动化;单相接地;接地故障;分段器
线路分段器可以将电力线路分为不同的区段,一旦产生短路或接地故障,就可以立即断开产生故障的区段,确保没有发生故障的区段恢复供电。然而,单一使用线路分段器仅可以找到发生故障的区段,仍然难以明确发生故障的具体位置,要明确发生故障的具体位置往往需要操作人员使用肉眼进行判断,造成了人力、物力的消耗。
本文将线路分段器和交流法进行结合,提出了基于配电自动化系统的单相定位技术。
1 交流注入法的定位原理
1.1 交流注入信号源
高压信号源由逆变电源、调压器、升压变压器联接构成。其中逆变电源能够将车载直流12 V电源逆变为交流220 V,60 Hz电源,然后交流电压再依次通过调压器和升压变压器,在变压器的输出端获取电压稳定的高压交流信号。信号源使用60 Hz交流信号对于单相接地定位来说,主要有下列优势:①其可以在一定空间中造成同频交变电磁场,在较大范围内产生感应电动势,不需要操作人员在近距离进行检测,防止由于攀登电杆所造成的伤亡风险;②这一信号所造成的电磁场不会受到附近50 Hz电磁场的影响;③由于60 Hz的频率不高,能够消除线路对地分布电容所产生的分流作用。
1.2 交流信号检测器
这种检测器包括交流电磁场感应器以及信号处理显示系统。一旦注入60 Hz的交流信号,就可以在附近形成稳定的60 Hz交变电磁场,在10 m的范围之内感应到交流电压信号。而信号在通过放大和处理以后,就可以在显示屏上显示出相应数据。
1.3 交流注入法定位过程
首先,使用分段器对存在故障的区段加以隔离,然后在区段的始端注入60 Hz的高压交流信号,维持电流强度在150 mA左右。
操作人员携带60 Hz信号检测器从这一区段的起始处沿着线路开展检测工作,如图1所示。
图1 交流注入法定位图
在操作人员对故障区段进行检测的过程中,应适用以下原则:①一旦操作人员在对故障区段的检测中遇到分支,就需要分别测定不同分支的信号,故障必然在信号较强的那个分支。适用这一原则能够准确定位故障点。②若在某个特定位置,操作人员检测到位置前后的信号数值差异超过2倍,就可以判断这一位置属于故障点。在定位的过程中,适用这一原则能够有效防止检测器在一定范围内存在的误差现象。③若故障不属于显性故障,此时操作人员就无法使用肉眼进行观测,应将检测器靠近电杆。一旦使用检测器检测到这一位置上存在较大的电流,则可以认定故障点位于此处。
因为在实际操作中,操作人员进行检测的位置往往位于地面,其与线路之间存在8~10 m的距离,且60 Hz的电流并不大,这就容易使检测产生误差。但应当注意到,检测仪器测到的信号和线路上通过的信号一定具有正比例关系。因而在使用前述原则的时候,不需要追求较高的精度,只需要在可能产生故障的位置前后找到60 Hz信号强度差别较为明显之处,就可以确定故障发生的具体位置,完成定位工作。
2 分段器的最优隔离区段长度分析
2.1 故障区段线路对地电容范围
为了确保定位的正确性,还需要确定最优的隔离区段长度。利用这一技术进行单相定位的重要前提是,线路对地的分布电容影响较小,不然上述所提到的原则就会产生错误。分布电容发生影响的情形之一:在故障区段始端较近位置存在短分支,而在这一分支上产生了高阻接地,在注入60 Hz的高压信号之后,就可以利用检测仪器检测到电流1,在未产生故障的主干线上检测到电流2。使用以代表信号源的电压,用表示接地电阻,用表示线路分布电容,就
图2 接地故障等值电路
在此处,使用来表示相电动势,使用0表示中性点电压,使用表示系统电抗。如果中性点没有接地,那么就表示系统电容容抗;如果中性点通过消弧线圈进行接地,那么就可以用于表示消弧线圈与系统电容并联的等值电抗;而则用于表示接地电阻。
例如,在10 000 V的系统中,对中性点不接地系统,金属性接地电流通常不会达到5 A以上,而如果中性点通过消弧线圈接地系统,其金属性接地残流通常也不会达到5 A以上,可以得到<0.133 μF。
2.2 分段器的最优隔离区段长度
这一长度即分段器的最优隔离区段长度,如果隔离区段的长度长于max,这样前述二原则就会无法产生作用,导致难以正确定位;而如果隔离区段长度短于max,则就会要求增加分段器的数量,需要支出额外的成本。借助上述分析可以得出下列结论:在安设分段器的过程中,先在主干线上进行安设,如果主干线的分支长度长于max,则需要在这一分支上安设分段器,最后要使所有区段的长度达到max。这种情况可以符合交流注入法所要求的检测条件,同时又能够降低成本。
3 结语
长期以来,线路分段器在单相接地定位中得到了广泛应用,但这一手段具有局限性,只能够寻找到发生故障的区段,但往往无法直接确定故障产生的具体位置,因而需要操作人员借助肉眼加以观察和判断,但这样的做法不仅影响定位的精确性,而且增加了定位所要付出的成本。本文基于交流注入法提出了单相接地定位的方法,分析了具体的应用方法以及判断故障点的原则,而且验证了该方法的正确性。通过结合分段器与交流法,对配电网故障进行定位,不但可以提升定位的速度,而且还能够在短时间内找到具体的故障点位置,避免单一应用线路分段器所存在的缺陷,便利操作人员在现场工作,值得进行推广。
[1]刘道兵,顾雪平.基于配电自动化系统的单相接地故障定位[J].电力系统自动化,2010(5):77-80.
〔编辑:张思楠〕
2095-6835(2019)22-0078-02
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10.15913/j.cnki.kjycx.2019.22.027
王世松(1996—),男,江苏南京人,本科,工程师,目前从事电力自动化(配网)工作。