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    技術論壇
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    2019-03-15 10:05127
    小電流接地系統單相接地故障綜合選線與連續選線技術

    小電流接地系統單相接地故障狀況復雜多樣,如間歇性電弧接地、金屬性接地、非線性電阻接地等,各種接地狀況下的故障信號在形式上、大小上都不一樣。理論和實踐都表明,沒有一種選線方法能夠保證對所有故障類型都有效,每種選線方法都有一定的適用范圍,也都有各自的局限性,需要滿足一定的適用條件。當一個故障信號具備該方法的適用條件時,該方法一定可以做出正確的判斷;當適用條件不滿足時,該方法的判斷結果就可能出現錯誤。因此僅僅依靠一種選線方法進行選線是不充分的。


    綜 合 選 線 技 術

    一、選線方法有效域

    華北電力大學楊以涵教授帶領課題組進行了長期的研究,認為為了適用于各種復雜的故障情況,唯一可行的辦法就是將多種選線方法進行集成來構造一種綜合選線技術。每一種選線方法需要利用的故障信號特征是不同的,所需要的故障信號特征可以看作該方法的適用條件,針對某個故障信號,一種方法的適用條件可能不滿足,但另一種方法的適用條件可能能夠滿足,幾種方法覆蓋的總的有效區域必然大于單個方法的有效區域。這樣可以充分利用各種選線方法選線性能上的互補性擴大正確選線的范圍,提高選線結果的正確性,這就是使用多種選線方法的優勢。

    劃重點:

    有效域:能夠使某個選線方法正確選線的故障信號的特征稱為該選線方法的有效域。選線方法的有效域意味著當一個實際故障信號特征落在某個選線方法有效域內時,該選線方法就一定能夠做出正確的判斷;當落在這個方法的有效域外時,該方法可能正確,也可能錯誤。

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    選線方法有效域與故障域的關系

    按照上述綜合選線策略思想,建立多種方法綜合選線模型需要完成三項工作,第一、確定單個選線方法的有效域;第二、建立有效的多種選線方法綜合選線策略;第三、對選線結果進行合理的表達。

    二、基于模糊理論的多種選線方法綜合選線


    多種選線方法集成的綜合選線策略需要考慮兩種情況,一種情況是故障信號特征落在了某個方法的有效域內,此時直接使用該方法選線即可;另一種情況是故障信號特征在所有選線方法有效域外,此時各種選線方法皆有可能正確或錯誤。楊以涵教授提出利用模糊理論建立模糊綜合選線模型進行選線計算,利用模糊理論可以將這兩種情況合二為一,第一種情況相當于某個方法的隸屬度函數值為1,第二種情況相當于所有方法的隸屬度函數值都小于1。

    基于模糊理論將多種選線方法進行集成,達到提高選線正確性的目的。

    算例分析

    系統為中性點不接地系統,共10條線路,線路一是故障線路。此故障為電弧接地故障,電流不再呈現正弦狀,信號十分復雜。

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    現場實際故障選線結果表(只列出五條線路)


    每一種選線方法都計算出了各條線路的故障度,根據故障度的數值可以看出,五次諧波法和首半波法的計算結果是線路二故障度最大,如果只采用這兩種方法就會發生錯誤?;ū确认喾ê托〔òǖ挠嬎憬Y果是線路一故障度最大,由于這兩種方法的權系數更大,說明信號特征更明顯,因此綜合選線的結果是線路一故障度最大,選線正確。


    從這個算例證明了部分選線方法失效的時候,多種選線方法綜合選線能夠得到正確結果。

    連續選線技術


    永久性單相接地故障發生后可以帶故障運行的1-2小時,在這么長的時間內故障信號不是一成不變的,舉例來說因絕緣子擊穿產生的單相接地往往首先是間歇性電弧接地,逐步發展成為非線性電阻接地,最終發展成為穩定電阻接地,在不同時段信號的差別非常大。


    由于單相接地故障信號微弱,易受到外界的各種噪聲干擾,很有可能用于選線的采集信號受到了較大程度的干擾,此時利用該信號進行選線的誤選可能性就非常高。


    當故障發生后,每間隔一段時間進行一次數據采集和選線,只要故障不消失,選線就不停止,這就是連續選線的概念。

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    故障信息融合連續選線的流程圖


    算例分析:


    通過現場實際故障錄波數據對本文介紹的方法進行驗證。某中性點不接地系統某此故障發生后的第一次波形數據如圖所示。

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    現場實際故障錄波數據1

    可以發現故障波形非常雜亂,如果僅僅依靠此次數據進行選線很有可能發生誤選。如果對單次故障度結果進行判斷,則會認為線路11發生單相接地故障(見下表)。


    2s后重新進行采集波形數據如圖所示,可以發現這次波形較為清晰,本次計算得到的單次故障度列于下表中,可以發現此次選線結果為線路5,不同于上一次選線結果。

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    現場實際故障錄波數據2

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    可以看出,第一次選擇線路11為故障線路,但是隨著連續選線次數的不斷增加,線路5的連續故障度被極大地突出出來,而其它線路的連續故障度被削弱,因此選擇線路5為故障線路,這與實際情況相一致。由此可見,只進行一次選線確實將增大誤選的可能性,依據本章的方法進行連續選線是非常必要的。

    現場實際波形充分驗證了綜合選線技術及連續選線技術的正確性和實用性。



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