单三相混合配电系统故障定位技术研究

摘要

近年来，国家电网公司十分重视单相配电技术的发展，在城网、农网中不断推动单相配电变压器的应用，开展单相配电方式的研究。加入单相配电后，配电系统呈现出单三相混合配电的模式。单相配电小容量、密布点、短半径的特点使单三相混合配电系统的分支增多，结构更加复杂，故障定位相较于三相系统更加困难。然而目前对单三相混合配电系统的单相接地故障选线、定位方法的研究还很少，本文针对单三相混合配电系统的特点进行了故障选线、定位方法的研究，并对各种方法的不足之处做出改进。主要研究内容如下：
　　深入研究交流信号注入法选线、定位方法，分析线路上的分布电容及分布电感对交流注入信号的影响，通过理论推导及仿真，研究有效定位距离与故障接地电阻及注入信号频率之间的关系。加入单相配电之后的系统10kV侧线路增长，线路分布电容对交流注入信号分流的影响更为突出，对此本文提出“直流定段、交流定点”方法，将交流法的检测方便和直流法的准确可靠有效结合起来，实现了两种方法的优势互补。基于MATLAB搭建了单三相混合配电系统模型，对接地选线情况和直流定段、交流定点方法做仿真研究。结果表明：交流信号注入法选线、定位有其适用性与局限性，“直流定段、交流定点”方法提高了定位效率及精度。
　　在原10kV系统中加入单相配电后，短路电流不会增大，基于稳态电压、电流量选线容易失败，与之相比，故障暂态信号中含有丰富的特征量，可以用来选线。小波对微弱信号的变化很灵敏，因此本文利用小波变换提取故障暂态量中的有效频段来进行选线。先对母线零序电压进行小波变换以确定故障发生时刻，再利用各线路零序电流小波变换系数来选线。仿真结果表明，此方法不受故障接地电阻大小及中性点接地方式的限制，灵敏可靠，适用于单三相混合配电系统故障选线。
　　电弧故障由于其间断性及形态的复杂多变性，在故障选线方面一直是一个难题。本文对小电流接地系统的电弧故障进行了研究，通过大量仿真得出，小波变换能很好的处理电弧故障，准确的选出故障线路。
　　最后文章提出将交流法选线与小波分析法选线两种方法结合起来，优势互补，以降低选线失败率，并仿真验证本文所改进方法的适用性。