中性点不接地系统铁磁谐振与单相接地辨识技术

中性点不接地系统铁磁谐振与单相接地辨识技术

齐!郑# 董!迪$ 杨以涵#

!#+华北电力大学电气与电子工程学院"北京市#!$$!(+$+河南省电力勘测设计院"河南省郑州市-'!!!H

#摘要 中性点不接地系统在电压互感器铁磁谐振的情况下可能出现零序电压长时间升高的现象 与单相接地故障现象类似 传统选线装置仅依靠零序电压和零序电流启动 不能有效辨识铁磁谐

振

容易造成误动 重点分析了基频铁磁谐振的特征 详细对比了铁磁谐振与单相接地故障情况下三相电压及零序电压之间的差异 并在此基础上提出了基于零序电压和三相电压综合对比的铁磁谐振辨识技术 通过现场实际运行数据对该方法进行了验证 表明该方法能够有效提高选线装置的动作可靠性 满足实用要求 关键词 中性点不接地系统 铁磁谐振 单相接地故障 基频谐振

收稿日期 $!!%&!'&!' 修回日期 $!!%&!%&#-

国家高技术研究发展计划 )("计划 资助项目 $!!%77#$<"$)

!引言

中国"5.#"'5.配电网很多采用中性点不

接地方式"

中性点不接地系统发生单相接地故障后"必须尽快查明故障线路并予以切除$经过多年的研究"目前已研究出许多故障选线方法并开发出多种型号的故障选线装置"这些选线装置的一个共同特征就是依靠零序电压和零序电流超过设定阈值进行

启动$在实际运行中"

中性点不接地系统在发生铁磁谐振情况下将出现零序电压长时间升高的现象"系统将出现幅值较高的零序电压和零序电流"与单相接地故障极为相似$此时传统选线装置容易发生误动"按单相接地故障进行选线处理"给运行人员带来错误结论$如果选线装置与跳闸回路相连接"有

可能断开正常运行的线路"

造成事故扩大$文献%#&提出利用分形理论分析暂态信号来辨识铁磁谐振"该方法的不足之处在于铁磁谐振往往由短时单相接地引发"过渡过程的暂态信号难以准

确获得$文献%$&(&

重点分析了铁磁谐振的产生机理"文献%H &#!&分析了如何抑制铁磁谐振"但是都没有分析如何区分铁磁谐振和单相接地故障$

本文经过理论研究"重点分析基频铁磁谐振的

故障特征"

详细对比铁磁谐振与单相接地故障情况下三相电压及零序电压之间的差异"并在此基础上提出了基于零序电压和三相电压综合对比的辨识技术$该方法设计简单"适用性强$通过现场实际运

行数据对该方法进行了验证"

表明该方法能够有效辨识绝大多数铁磁谐振情况"提高小电流接地选线

装置的动作可靠性"

满足实用要求$ !电压互感器铁磁谐振机理

对于中性点不接地系统"母线上通常接有]!

接线的电磁式电压互感器"由于电压互感器具有饱

和特性"

当系统受到冲击使电压互感器电感饱和时"电感参数与电网对地电容参数匹配"将发生铁磁谐

振"

使中性点产生长时间的较高位移电压$由于电压互感器电感可能在不同的频率下与电容发生谐

振"

因此谐振频率不唯一"具体包括基频谐振(倍频谐振和分频谐振%$&(&

$

由于现在的微机型装置很容易对零序电压进行

频谱分析"

因此通过分析零序电压的频率就可以辨识倍频谐振和分频谐振$但是由于基频谐振产生的零序电压为工频'!`P

"因此仅分析零序电压无法辨识基频谐振$本文重点研究基频铁磁谐振的特征及辨识技术$

!基频铁磁谐振特征

母线安装星形接线电压互感器的中性点不接地系统等效电路如图#所示

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:!为电网各相对地电容$可知中性点电压为'!)

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当电压互感器发生基频铁磁谐振时"有如下-种饱和的情况$ + !一相轻度饱和

此时饱和相的电抗值减小"但该相的等值导纳依然为容性$设8"9相为非饱和相"其导纳支路用等值电容:表示+7相为饱和相"其导纳支路用等值电容:<表示"由式!#

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!相量的起点*应在图$!,#所示的虚线区域内$此时饱和相电压升高"正常两相电压降低

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图8!一相 两相轻度饱和时电压相量

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+ !两相轻度饱和

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此时饱和相的电抗值急剧减小"并且该相的等值导纳为感性$设8"9相为非饱和相"其导纳支路用等值电容:表示+7相为饱和相"其导纳支路用等值电感9表示"由式!##得中性点位移电压为'!!!!)

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图@!两相严重饱和时的电压相量

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综上所述"图-!,#"!D#"!E#所示的情况能够出现$

!铁磁谐振辨识技术

!单相接地故障特征

在中性点不接地电网"单相接地时中性点电压

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为接地电阻":

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统对地电容"')

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为电源相电势$中性点电压随故障电阻变化的相量轨迹图如图'所示"故障后中性点电压相量的起点在以接地相电压相量为直径的半圆周上$

在传统的选线流程基础上增加了铁磁谐振辨识模块"重点在于同时测量零序电压和三相电压"并且在选线之前判断是否发生铁磁谐振$

!现场故障数据分析

本文提出的方法已在现场得到了实际应用"并通过现场实际数据进行了验证$

图H 为某#!5.不接地系统发生基频铁磁谐振的波形图"相电压及零序电压有效值分别为'!74$+#5."!84%+$5."!94%+$5."!!4"+%5.$

该系统共有'条架空线路"线路总长度#!!5U "系统电容电流约为'7"该系统采用"个单相电磁式电压互感器$图中7相电压降低"8"9相电压升高并相等$因此"判断该情况属于$+-节所述基频谐振的第-种类型"为89两相电压互感器轻度饱和

$

图Q !基频铁磁谐振电压波形"#$%Q !H '0)1$+M 1*+7'46'791(+74+,-+./B

7+44'4+('.1./+ !结语

传统选线装置仅依靠零序电压和零序电流启动不能有效辨识铁磁谐振"容易造成误动$本文经过理论研究"提出了基于零序电压和三相电压综合对比的铁磁谐振辨识技术"该方法通过对比零序电压和三相电压的幅值及相位信息"能够有效辨识电压互感器铁磁谐振$该方法设计简单"现场改动不大"具有实用性$通过现场实际运行数据对该方法进行了验证"表明该技术能够有效辨识绝大多数铁磁谐振情况"

能够提高小电流接地选线装置的动作可靠性"满足实用要求$

参考文献

%#

&杨晓辉"蔡旭+分形理论在中压电网故障辨识中的应用+电力系统自动化"$!!(""!!-#''%&(-+

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&赵翠宇"管益斌+电压互感器与开关断口电容铁磁谐振的分析与预防+电力系统自动化"$!!$"$(!$#'H $&H -+

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比较研究+电网技术"$!!'"$%!$$#'$-&"-+

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"#%$#$(+D /U 董!迪 #%)' 女 硕士 主要研究方向 配电网自动化

杨以涵 #%$H 男 教授 博士生导师 主要研究方向 电力系统分析与控制 光学互感器 配电网自动化

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/iq1e.html