配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)故障選線方法

易錫洋 楊熠

（1國網(wǎng)湖南省電力有限公司醴陵市供電分公司，湖南 株洲 412000；2國網(wǎng)湖南省電力有限公司醴陵市供電分公司，湖南 株洲 412000）

配電網(wǎng)與電流系統(tǒng)大量負(fù)荷用戶單位聯(lián)系，供電可靠性水平的保障與提升至關(guān)重要。對于3kV～66kV中壓配電網(wǎng)而言，廣泛應(yīng)用諧振接地系統(tǒng)，將消弧線圈引入變電站聯(lián)絡(luò)母線接入接地變壓器裝置內(nèi)，以達(dá)到對單相接地故障進(jìn)行有效熄弧處理的目的。必須注意的一點(diǎn)是，在消弧線圈的作用下，單相接地故障狀態(tài)下電壓仍然保持三相對稱狀態(tài)，因此必須通過對故障線路進(jìn)行準(zhǔn)確識別的方式以達(dá)到可靠的選線質(zhì)量。換句話來說，掌握科學(xué)有效的故障選線方法，在配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)故障處理方面發(fā)揮著非常重要的意義與價(jià)值。

一、穩(wěn)態(tài)分量法

接地故障穩(wěn)態(tài)分量存在可靠、穩(wěn)定的特點(diǎn)，在配電網(wǎng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中對基于穩(wěn)態(tài)分量故障選線方法的應(yīng)用是非常關(guān)鍵的，其充分考慮正常線路所對應(yīng)零序電流工頻分量方向、幅值與故障線路存在的差異，確保故障選線準(zhǔn)確率達(dá)到理想狀態(tài)。尤其在配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)中得到了相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。

以諧波法為例，考慮到故障電流受配電網(wǎng)中非線性負(fù)載因素的影響會含有一定比例的高次諧波，遵循105%～110%比例工頻標(biāo)準(zhǔn)對消弧線圈進(jìn)行補(bǔ)償設(shè)計(jì)，按照該方式對高次諧波的補(bǔ)償效果僅為工頻狀態(tài)下的1/諧波次數(shù)2，可不納入消弧線圈相對于大量5次諧波影響因素的考量。借助于故障狀態(tài)下線路零序電流中諧波幅值高于的常規(guī)線路且呈反向的特征，對線路故障狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確識別。同時(shí)，為彌補(bǔ)單一諧波對故障選線存在的局限性，嘗試在5次諧波法基礎(chǔ)之上結(jié)合小波包變化法，以促進(jìn)故障選線準(zhǔn)確率的提升。

從零序?qū)Ъ{法的角度上來說，考慮到配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)過補(bǔ)償狀態(tài)下5次諧波分量特征相對微弱的特殊性，會一定程度上影響選線準(zhǔn)確性，為彌補(bǔ)這一缺陷，有關(guān)報(bào)道中嘗試提出基于零序?qū)Ъ{的故障選線方法。有研究人員嘗試在配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)故障選線的過程當(dāng)中充分考慮線路自身工頻與特征頻率上零序?qū)Ъ{相角差，但在實(shí)際應(yīng)用中受零序?qū)Ъ{變化的影響較大，實(shí)際效果不夠理想。

二、暫態(tài)分量法

考慮到配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)單相接地故障狀態(tài)下所呈現(xiàn)出的穩(wěn)態(tài)特征相對微弱，單純依賴于穩(wěn)態(tài)分量對線路故障或正常狀態(tài)的區(qū)分不夠理想，而暫態(tài)環(huán)節(jié)中故障/健全線路所呈現(xiàn)出的特征差異是非常顯著的，利用這一特征對提升故障選線準(zhǔn)確性有非常重要的意義。

以暫態(tài)零序電流法為例，對于配電網(wǎng)而言，在單相接地故障狀態(tài)下，故障線路與健全線路所對應(yīng)的暫態(tài)零序電流在極性上呈現(xiàn)出完全相反的狀態(tài)，利用這一特征能夠?yàn)楣收线x線提供很好的可行性。有研究人員嘗試在配電網(wǎng)諧振接地故障選線上引入基于改進(jìn)動態(tài)時(shí)間彎曲距離的算法，從接地故障波形變化角度入手，形成互相關(guān)度聚類分析。但也有報(bào)道中認(rèn)為，本故障選線方法受噪音干擾影響可能加劇故障特征微弱程度，在極性差異條件下導(dǎo)致誤判。為進(jìn)一步提升故障選線的準(zhǔn)確性水平，嘗試在噪聲背景下引入降噪技術(shù)對暫態(tài)零序電流所對應(yīng)波形進(jìn)行處理，促進(jìn)波形識別能力的提升。

而從暫態(tài)零序電流、電壓法的角度上來說，小波包分解充分依賴于故障狀態(tài)下線路能量最大的特征，考慮暫態(tài)電流中有功分量所占比例較小的特殊性，受故障角、兩點(diǎn)接地以及消弧線圈補(bǔ)償度等一系列因素的影響，導(dǎo)致故障選線準(zhǔn)確性在一定程度上受到影響。有關(guān)研究人員嘗試在故障選線中引入基于故障暫態(tài)零序電流波形時(shí)頻譜相似度的識別方法，基于時(shí)頻局部化處理各個(gè)子頻帶系數(shù)，以將故障特征量充分顯示出來。除此以外，還可基于對聚類法的應(yīng)用，引入直方圖對正常線路與故障線路所對應(yīng)暫態(tài)零序電流波形進(jìn)行分析，以得到故障暫態(tài)零序電流波形幅值以及極性信息的準(zhǔn)確表征，本方法在實(shí)際應(yīng)用中可以顯著提升故障選線的裕度水平，并在小波包分解基礎(chǔ)之上，通過對相鄰小波包分解系數(shù)差最大絕對值的提取，作為選線頻帶的基本依據(jù)，形成故障選線環(huán)節(jié)中的基本判據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

從這一角度上來說，與穩(wěn)態(tài)分量法相比，基于暫態(tài)分量法的故障選線方法能夠更進(jìn)一步提升故障選線準(zhǔn)確性水平，彌補(bǔ)穩(wěn)態(tài)分量法故障選線中存在的靈敏度低、電弧不穩(wěn)定影響以及消弧線圈干擾等問題，但需要注意的一點(diǎn)是，暫態(tài)分量法故障選線期間暫態(tài)過程持續(xù)時(shí)間有限，相關(guān)人員必須深入思考暫態(tài)分量提取以及選線硬件裝置的性能水平，以確保故障選線準(zhǔn)確性，確保配網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定。

三、結(jié)束語

本文上述分析中針對配電網(wǎng)諧振接地系統(tǒng)故障選線的常見技術(shù)手段進(jìn)行總結(jié)與歸納，初步認(rèn)為與穩(wěn)態(tài)分量法相比，基于暫態(tài)分量法的故障選線方法能夠更進(jìn)一步提升故障選線準(zhǔn)確性水平。后期時(shí)間工作者還需要進(jìn)一步圍繞現(xiàn)代配電網(wǎng)在單相接地故障中穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)全程故障特征的分析，將數(shù)字信號處理技術(shù)與故障特征提取技術(shù)相結(jié)合，形成更為綜合可靠的故障判據(jù)選線方案，以促進(jìn)故障選線性能的進(jìn)一步提升與優(yōu)化。