趙雪林 林蒙丹

（1.徐州華美電力工程有限責(zé)任公司，江蘇 徐州 221006；2.徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電學(xué)院，江蘇 徐州 221000）

1 單相接地選線裝置研究的意義

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者將模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析和Prony方法等工具應(yīng)用到了接地選線中，選線的準(zhǔn)確性和可靠性得到了提升，但對(duì)數(shù)學(xué)模型特征的分析和利用上，在配電網(wǎng)本身還缺乏足夠的研究和重視。

目前，徐礦集團(tuán)各礦、廠所轄的變電站6/10kV系統(tǒng)裝設(shè)有小電流接地選線裝置，變電所綜合自動(dòng)化改造前，使用的選線裝置準(zhǔn)確率均很低，不能滿足運(yùn)行需要。2003年變電所實(shí)施綜合自動(dòng)化改造，期間研究應(yīng)用了基于“時(shí)序鑒別法”的選線裝置，準(zhǔn)確率有所提高。隨著中壓線路電纜化率的提高，變電站安裝了消弧線圈，使得單相接地電容電流很小。對(duì)于這些變電所，使用穩(wěn)態(tài)信號(hào)作為判據(jù)的時(shí)序鑒別法，選線準(zhǔn)確率也較低。因此，有必要進(jìn)一步研究應(yīng)用新的選線原理，以提高單相接地選線準(zhǔn)確率。

2 基于參數(shù)識(shí)別原理的單相接地選線方法

“基于模型參數(shù)識(shí)別”是本文提出的一種新型小電流接地系統(tǒng)故障選線方法，并基于此原理方法開(kāi)發(fā)出選線裝置。其原理將線路等效為兩側(cè)對(duì)地電容值不相等的∏模型，在故障零序網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)外部發(fā)生故障時(shí)的數(shù)學(xué)模型建立在每條線路中,最小二乘意義下的母線側(cè)對(duì)地電容參數(shù)C的估計(jì)值，是利用暫態(tài)零序電壓電流數(shù)據(jù)求解模型實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)一步識(shí)別出故障線路是根據(jù)求解得到的模型對(duì)地電容參數(shù)估計(jì)值C判斷實(shí)際發(fā)生的故障是否符合所建立的模型。

該原理不再利用某次諧波分量的電流電壓，保證了原始數(shù)據(jù)的可靠性，避免了諧波分量提取產(chǎn)生的誤差；在最小二乘意義下對(duì)固定的線路模型的一個(gè)參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，為定值的整定帶來(lái)很大方便，避開(kāi)了直接對(duì)電氣量進(jìn)行比較，方法具有自舉性，耐過(guò)渡電阻能力強(qiáng)，不受間歇電弧和消弧線圈影響，不需進(jìn)行群體比較，滿足了自動(dòng)化的要求。2.1 單相接地故障分析

對(duì)一個(gè)有N條出線線路，小電流接地系統(tǒng)線路i發(fā)生單相接地故障時(shí)，將線路等效成集中參數(shù)模型，其等效零序網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

圖1 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障零序等效網(wǎng)絡(luò)圖

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，線路背側(cè)系統(tǒng)其他元件的零序電流之和是故障線路的零序電流。流經(jīng)非故障線路的零序電流為其自身的對(duì)地的電容電流。[1]。

2.2 故障模型方程的建立

根據(jù)此時(shí)該線路零序電流電壓的關(guān)系，可建立如下方程：

其中u0,i0分別表示保護(hù)安裝處實(shí)時(shí)測(cè)得的母線零序電壓和流過(guò)線路的零序電流值。R0,L0,C1,C2分別為該線路的零序電阻，電感和電容值。

2.3 模型識(shí)別―最小二乘參數(shù)估計(jì)

為得到更為精確穩(wěn)定的解，使用最小二乘近似的原理進(jìn)行求解。對(duì)于式（1）模型中未知量為四個(gè)線路參數(shù)R0，L0和C1,C2，可以表示為形如f(R0,L0,C1,C2)＝0的方程，聯(lián)立就可得到一個(gè)非線性方程組，求解這個(gè)非線形方程組即可得到待求C1。使用最小二乘參數(shù)估計(jì)可以使模型特征能夠得到更加充分的體現(xiàn)，用另外一組數(shù)據(jù)又可以估計(jì)出一個(gè)參數(shù)值，然后推移數(shù)據(jù)窗，供選線使用。如此重復(fù)即可求解出待估參數(shù)的一個(gè)序列,減小了數(shù)據(jù)計(jì)算誤差和采樣誤差等給參數(shù)估計(jì)帶來(lái)的波動(dòng)性。

3 結(jié)論

本文查清了6/10kV供電系統(tǒng)應(yīng)用的基于“時(shí)序鑒別法”的選線裝置,隨著變電所線路電纜化率的提高，投入安裝了消弧線圈，使得單相接地電容電流很小。對(duì)于這些變電所，選線準(zhǔn)確率較低的問(wèn)題。主要解決供電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，故障選線問(wèn)題。

確定采用“基于參數(shù)識(shí)別”新方法。為變電所選線裝置設(shè)計(jì)和定制，得以提高系統(tǒng)接地故障選線的正確率。選線結(jié)果能夠有效識(shí)別線路故障,受過(guò)渡電阻、故障時(shí)刻、出線負(fù)荷等影響較小。 該選線裝置不僅適合在徐礦集團(tuán)各廠礦供電系統(tǒng)技術(shù)改造項(xiàng)目中使用，同樣適用于其他礦山和工業(yè)供電系統(tǒng)技術(shù)改造，具有很大的推廣價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。

［1］陶利國(guó),許云峰.采用數(shù)字技術(shù)的小電流接地選線和故障定位裝置[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2010(7).

［2］郭振興.基于遺傳算法的隨機(jī)最優(yōu)潮流求解研究[D].廣東工業(yè)大學(xué),2011.