基于暂态能量变化的配电网间歇性故障识别方法研究

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近年来,配电网的建设规模不断扩大,配电网相关技术也在飞速发展。由于配电网处于供电环节的末端,直接面向用户,易受很多因素的影响,故障的类型也是多种多样。因此,先对故障进行识别,而后进行针对性的处理,对于提高配电网的安全与稳定具有重要意义。配电网常见的故障检测一般针对永久性和瞬时性故障,而对间歇性故障的研究较少。单相接地故障中间歇性故障出现概率较大,其存在会造成选线失误、分界开关误动,若没有及时处理,很可能导致弧光接地过电压,严重威胁电力系统安全稳定运行。因此,间歇性故障识别研究具有理论意义和实用价值。目前检测间歇性故障需要人工观察录波图,根据零序电流波形进行识别。现有文献中,识别原理需要设定一个有关电压、电流的阈值,当一段时间内电气量多次超过阈值,则判定为间歇性故障,但其故障特征量的不稳定往往给时间的选取、阈值的设定带来影响,导致间歇性故障难以有效识别。针对间歇性故障识别现状,论文分析了配电网不同接地方式发生间歇性故障的情况,对单相接地故障进行正确分类,用一张饼图涵盖所有故障类型,说明了不同故障类型间的区别与联系,重点对比了间歇性接地与金属性接地的故障特征,发现时间、频率存在重叠区域,电压、电流稳态特征值差异不明显,以上角度不易辨别。考虑到:(1)间歇性故障往往伴随拉弧现象,两者接地电阻不同;(2)每次故障都会产生暂态量;(3)描述电弧的大小通常用能量衡量;在分析已有识别方法优缺点的基础上,提出了一种暂态能量变化的故障识别方案。该方案利用间歇性接地故障阻抗随着电压和电流非线性变化的特点,推导出故障线路暂态能量与接地电阻的关系式,得到暂态能量变化趋势,根据间歇性故障与金属性故障暂态能量变化趋势不同进行识别。利用仿真软件PSCAD建立配电网10kV线路间歇性接地、金属性接地的故障仿真模型,依据熄弧理论,将一个可控时变电阻封装成一个独立元件用来模拟间歇性故障特性,通过设置控制开关的开断模拟电弧的燃熄,仿真结果验证了方法的正确性。
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