10kV配电网单相接地故障定位研究
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【摘 要】本文提出了一种10kv配电网单相接地故障的区间定位方法。通过理论推导，发现比较短路故障线路区段前后端零序电压与零序电流相位的差值，能够准确的定位到发生短路故障的线路区间。该方法同时适用于金属性接地短路故障与非金属性接地短路故障。Matlab仿真结果证明，理论分析正确，具有实用价值。
【关键词】零序电压；零序电流；相位
0 引言
在我国，6～66kV供、配电线路，均采用小电流接地系统运行方式。采用该种中性点不接地的运行方式最大优点是发生单相接地故障时，故障电流值较小，且线电压并未发生变化，可短暂运行，不影响对用户的供电。但若长期运行，会引起中性点电位偏移，非故障相两相对地电压升高1.73倍，可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常供电。由于小电流接地系统单相接地故障电流小，检测故障困难，使用一般的定位方法，故障定位准确率都较低。因此如何迅速、准确地找到故障区段并将故障区段隔离具有重要意义。本文研究的是10kV配电网单相接地故障的区间定位方法。
1 目前的故障定位方法
当前，关于小电流系统单相接地故障定位的原理和方法已经有许多种，各自都有其独特优势与缺陷。文献1提出了基于信息融合模糊推理的故障定位方法，文献2提出了“S注入法”故障定位原理，文献3利用离散小波变换、行波测距原理在故障段上完成了对故障的精确定位。文献4提出了基于区段零序能量的相对性定位方法。文献5提出了通过监测一条馈线上个开关处的零序电压和零序电流，计算由区段的各端点流入该区段的零序电流的相量和，以识别故障区段。
随着供配电自动化技术的发展，目前在许多供配电馈线上都安装了具有测量和通信功能的FTU，为精确的故障定位提供了很大的方便。本文通过配合FTU装置，对10kV配电网上零序电压、电流相位关系进行研究，来实现对故障区间的准确定位。
2 10kV配电网单相接地故障原理分析
假设线路Ⅰ段A相a点发生金属性接地故障，此时，10kV配电线路网络电容电流分布情况如图1所示。
根据以上分析可得出10kV配电线路发生单相接地短路时，系统零序电压和零序电流的关系：
1）非故障线路的零序电流超前零序电压90°；故障线路的零序电流滞后零序电压90°；故障线路的零序电流与非故障的零序电流相位差为180°。
2）故障区段前端的各分段处零序电流滞后零序电压90°；故障区段及故障区后端的零序电流超前零序电压90°。当发生非金属性接地故障时，接地电阻不影响零序电流与零序电压之间的相位差，只影响幅值与初相角。
根据上面所得到的1、2点结论，我们可以比较准确的定位到底是哪条线路哪个区段发生了单相接地短路故障。
3 Matlab仿真分析
运用Matlab的Simulink工具箱对10kV配电网进行了仿真，仿真模型如图3所示。
图中，1、2为断路器，3、4、5、6、7、8为线路分段开关。a、b、c、d、e、f分别代表线路Ⅰ和Ⅱ上的6段配电线路。仿真时每段线路取等长为L=2km。假设在b段线路上发生单相金属性接地故障。仿真结果如图4和图5所示。
图4中，我们可以清楚的看到零序电压超前零序电流，超前的角度约为90°。图5中，由于b段发生短路故障，零序电压相位开始滞后零序电流相位90°，与理论推导情况相符。区间c段的零序电压、电流相位差和b段基本一致。
当发生非金属性接地短路故障时，随着故障接地电阻的增大，系统中馈线各段零序电压、零序电流的相位角不断变化，但始终满足上面的规律：在故障点前端零序电压超前零序电流相位90°，在故障点后端零序电压相位滞后零序电流相位90°，根据这个特征我们可以迅速对故障点所在区段进行判断。
实际使用时，可通过FTU装置配合测量零序电压、零序电流的相位值，这样可以大大减轻故障定位中的计算量。为快速准确的确定故障区段提供了有力的保证。
4 结束语
本文通过结合10kV配电网单相接地短路故障的原理，对故障区段前后端的零序电压、零序电流相位差进行了分析，提出了用零序电压、电流相位差来进行准确故障定位的零序相位法。该方法配合FTU使用，易于实现，经仿真试验效果良好，有广泛的应用前景。
【参考文献】
[1]翁韶芳.小电流接地系统馈线单相接地故障定位新装置[J].广东电力，2008，21（8）.
[2]桑在中，潘贞存，李磊，等.小电流接地系统单相接地故障选线测距和定位的新技术[J].电网技术，1997，21（10）.
[3]谭万禹，纪秀，赵垒，等.10kV配电网单相接地故障精确定位研究[J].长春工程学院学报，2007，8（4）.
[4]夏雨，刘全志，王章启.配电网馈线单相接地故障区段定位和隔离新方法研究[J].高压电器，2002，38（4）.
[5]夏雨，贾俊国，靖晓平，等.基于新型配电化开关的馈线单相接地故障区段定位和隔离办法[J].中国电机工程学报，2003，23（1）.