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一种现场可实施性强的故障检测技术,可提高配电线路重合闸成功率

2019-06-13

一种现场可实施性强的冲击电流发生器,可提高配电线路重合闸成功率

电网智能化调度与控制教育部重点实验室(山东大学)、国网临沂供电公司的研究人员丁芃、朱珂、朱裕庆、栾悦祎,在《电工技术学报》上撰文(论文标题为“基于模型辨识的配电线路永久性故障判定方法”),为提高配电线路重合闸成功率,提出一种相间故障检测技术,在配电变压器低压侧接入受控逆变电源,利用其给停电线路施加瞬时高压以击穿可能存在的故障点。

基于产生的暂态电压、电流获取停电线路的频率响应,研究建立不同故障性质下停电线路的频域特性,进而结合模型辨识原理对停电线路内部结构进行有效辨识,判别线路故障性质以决定断路器是否重合闸。该方法现场可实施性强,既可用于配电线路自适应重合闸,也可用于停电一段时间后的线路再送电,理论、仿真和模拟实验都验证了该方法的有效性。

自动重合闸因可以有效提高供电可靠性而在电力系统中得到广泛应用,但其重合的盲目性会给系统及设备造成不利影响,为此国内学者提出了重合之前实时判断故障性质进而决定是否重合的配电线路自适应重合闸技术并取得了丰硕的研究成果。

而近年来随着配网电缆的广泛应用,混合线路大量涌现,使得配电线路重合闸的使用处于两难境地,对配网的供电可靠性造成了影响。因此,研究配电线路自适应重合闸技术具有迫切的现实意义。

现有的自适应重合闸研究主要针对高压输电线路,文献[6-8]基于跳闸后故障相线路端电压的暂态特性建立单相自适应重合闸判据。文献[9-11]针对带并联电抗器输电线路,基于跳闸后并联电抗器电能释放过程中各电气量的变化特性建立单相或三相自适应重合闸判据。文献[12-14]基于多个实测电气量,利用参数识别原理,通过对假设电路模型中个别参数的求解来判断故障性质。

国内配电网主要采用中性点非有效接地系统,发生相间短路后馈线立刻三相跳闸,难以像上述各种输电线路自适应重合闸技术借助停电线路的残存电气信息判定故障性质,因此需要外加激励来检测停电线路是否带有故障。

文献[15,16]利用特殊的断路器直接将上游系统电源短时加到停电配电线路,通过检测分析所产生电流的幅值以判断配电线路是否存在故障。文献[17]利用高压电容对停电线路高频振荡放电所产生的行波来判别故障性质。文献[18,19]利用两个变压器间串联一晶闸管构成断路器并联回路,利用其将上游电源瞬时施加在停电线路上,通过分析频率响应对线路进行故障判定。

上述几种外加激励的故障检测方法各有其特点,但作为一种配电线路自适应重合闸技术来说可实施性不强,难以得到有效推广。文献[20]提出在馈线低压侧接入逆变电源,借助停电线路谐波阻抗随频率的变化特性进行故障检测。该方法在停电线路建模过程中没有考虑容性负载的存在。馈线停电后常带有补偿电容器及其他容性负荷,导致停电线路的频率响应异常复杂,难以基于馈线谐波阻抗变化规律有效地判定故障性质。

本文针对配电线路提出了一种故障性质判别方法,通过配电变压器低压侧施加激励获取馈线频率响应,基于含容性负荷在内的停电馈线模型频率特性,利用模型辨识方法对停电馈线内部构造进行有效辨识,进而判定故障性质以指导重合闸的投入与否。理论、仿真分析和模拟实验都验证了该方法的有效性。

结论

针对当前国内配电线路重合闸的盲目性问题,基于电力电子器件的可控性,在馈线所带配电变压器低压侧接入激励源。基于产生的暂态电压、电流并结合模型辨识原理得到不同故障性质下参考参数频率特性,进而判别线路故障性质,决定相应断路器是否进行重合。理论计算、仿真分析及模拟实验验证了该方案的有效性,为国内配电线路自适应重合闸技术研究提供了值得借鉴的思路。


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