含分布式电源的配电网单相接地故障区域定位研究

摘要：分布式电源（DG）近几年得到了迅速发展和应用。随着DG接入配电网，使原有配电网结构和运行方式发生了很大变化，原有的故障定位方法已经不再适用，本文采用了一种小电流接地系统单相接地故障定位方法-综合分析法。

关键词：分布式电源;故障定位;综合分析法

1引言

随着DG的接入，配电网由原来的单电源辐射型网络逐步转变成含有中小型电源的多电源网络，潮流的方向随机变化，这给配电网的故障定位带来了很大影响。解决含DG的配电网故障定位的问题，对提高配电网供电可靠性以及促进分布式发电的发展均具有重要的意义。

2 综合分析法

2.1四种故障定位方法

稳态零序电流比幅比相法：中性点不接地系统中故障线路与非故障线路的零序电流分别为从线路流向母线和从母线流向线路，所以只要比较零序电流大小和方向就可找出故障线路[1]。

首半波原理：基于接地故障发生在相电压接近最大值瞬间这一假设，利用故障线路暂态零序电流和电压首半波的幅值和方向均与正常情况不同的特点，即可实现选线[2]。

零序能量积分函数方向法：比较所有零序能量积分函数的大小，值为负的线路为故障线路（包括母线）;值为正的线路为非故障线路[3]。

小波分析法：具有多分辨分析的特点。把各条线路的零序电流经过小波变换在各个尺度上分解，就可以得到对应于各个频段的信号分量，就能利用他们的特征来判断故障分支[4]。通过多次仿真实验比较，本文选用db6小波作为基函数。

2.2综合分析法

通常单一选线方法所利用的故障特征有限，因此可按照一定的优先原则有选择地对上述四个故障定位判据进行递进使用，从而可以避免各自存在的缺陷，本文采用—综合分析法。

综合分析法包括四个组成部分：首半波原理、稳态零序电流比幅比相法、零序能量积分函数方向法和小波分析法。

当系统发生单相接地故障后，先确定系统中性点不接地或经消弧线圈接地，然后对中性点不接地系统，采用“稳态零序电流比幅比相法”和“零序能量积分函数方向法”来进行判断;而对中性点经消弧线圈接地系统，采用“首半波原理”和“小波分析法”进行区域定位。综合分析法的应用步骤详见下图：

3含DG的树干型配电网的仿真

DG采用风机等效模型，容量为9M，建立如图2的一个14节点小电流接地系统模型各条馈线上均带有适量负荷。

3.1中性点不接地系统的仿真

当故障发生在Line7，分布式电源同时接在线路9和线路10处，使用稳态基波零序电流方向法进行故障定位。可初步判断，支路2发生故障，并且故障点位于线路7上。

如表1示故障线路2首端的零序能量为负，剩下两条线路为正，同时线路7首端的零序能量为负，其余节点或线路上的能量均为正，由此可以确认故障点在线路7上。

3.2中性点经消弧线圈接地系统的仿真

当故障发生在Line7上，取消弧线圈为1.5H，取接地电阻为1e-10Ω和1000Ω。用小波分析进行检测，经八层分解如下表所示：

由表2可以看出，线路2和线路7的小波模极大值均大于其余线路及节点，且极性与其余线路及节点方向相反。由此，可以得出故障发生在线路7上。

通过以上仿真可以发现，对于配电网馈线接地故障定位问题，综合分析法是比较有效的。

4结论

本文在结合国内外现有定位方法的基础上，设计了一种小电流接地系统的新的故障定位方法—综合分析法，把故障点定位在故障线路的最小故障区段上。并通過仿真，验证了这种方法的适用性。

参考文献

[1]李鑫. 配电线路单相接地故障定位及选线研究[D].华北电力大学，2018.

[2]秦庆山. 含分布式电源的配电网单相接地故障定位研究[D].山东建筑大学，2020.

[3]龙雪涛. 零序能量积分函数判据在故障选线中的应用[J]. 供用电，2004，21（3）：17-19..

[4]王银杰. 中压配电网小电流接地系统单相接地故障智能选线研究[D]. 中国矿业大学，2019.

作者简介：罗凯（1989—），男，硕士，工程师，主要从事继电保护、励磁等电气二次方面的试验研究工作。