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1、英文译文英文译文译文译文：中性点非有效接地配电网故障选线新原理 曾祥君 尹项根 陈德树 张哲 (华中理工大学电力系, 武汉 430074) 摘要： 提出采用负序电流及故障点损耗能量进行故障选线的新原理,该原理不受中性点 接地方式的影响,适用于中性点不接地配电网、经消弧线圈接地配电网,甚至全 补偿运行的配电网,该原理适合就地安装,便于在馈线就地控制终端单元(FTU) 上实现. 原理已经仿真分析及模拟实验论证。. 关键词：继电保护 故障选线 配电网 在中国，大多数配电网都是单独的系统或是中性点谐振接地系统。中性点 非有效接地的配电网随着经济的发展在安全与电能方面提供了质量保证。不幸 的是，配电网的
2、故障接地支路很难检测。在独立单独的电网系统中，故障接地 支路的零序电流大小为其他支路流入的总和，而且故障接地支路的零序电流方 向与非故障支路相反。因此，能通过比较故障支路和非故障支路零序电流的幅 值或相位来进行故障接地支路的选线。然而，在谐振接地系统里，流经故障接 地支路的电流很小。通过对消弧线圈的补偿电流，干扰了零序电流在故障和非 故障线路的方向。因此，通过比较零序电流的幅值和相位很难进行故障线路的 选线。 另一方面，消弧线圈接有高电阻产生了高次谐波，因此消弧线圈完全不影 响高次谐波电流。通过比较谐振接地系统的高次谐波零序电流的幅值与相位， 能进行单相故障线路的选线。在高次谐波电流中,五次谐
3、波电流分量最适合进行 故障接地选线。很多人都认识到了这一点。但是谐波电流非常的小而且在不同 的系统中也使变化的。因此在实际中缺乏灵敏性。 在欧洲，通过补偿装置（消弧线圈）并联电阻的特点增加了故障电流。所 以，当发生单相方向接地故障或低电阻接地故障时，在保护系统中，由于残余 电流的输入，增加了零序电压，这是一个很好的结果。然而，发生高电阻故障 接地时，就不是这种情况。为了检测择高电阻接地故障支路，提出了一种新的 选线方式，即比较零序电流的有功分量来选线。但是在电网中有功分量非常小。 因此这种继电保护在实际中很难实现。 本文中，基于在故障点负序电流的变化和能量的散发，提出了一种新的选线原 理，这种
4、原理不影响中性点接地系统方式。而且，它能适用于经消弧线圈接地 故障和高电阻接地故障。 1.负序电流故障选线的原理与方法 这部分介绍了基于负序电流故障选线的新方式。在谐振接地系统中，有 n 条支路，当第 k 条发生故障接地（如图.1） 。图图 1.1.电网故障接地电网故障接地假设系统的对称的，通过故障点的正序电流、负序电流、零序电流表示为：01231203A fEf RZZZIIII（1）这里0Z为电网全阻抗零序电流；1Z为阻抗正序电流；2Z为阻抗负序电流；fR为故障电阻。SniiZZZ2122111（2）这里2iZ为支路 i 的负序阻抗（包括负载的零序阻抗） ；2sZ为系统的负序阻抗。故障接地
5、后负序电压为：21022223ZZZRZEZIU fA（3）支路 i（非故障线路）的负序电流为：222222ZZI ZI iiU i （4） 支路 k（故障线路）的负序电流为： KKKZZZII 22222（5） 许多配电网是分布式的系统，各支路不和其他的系统连接。因此，任何一 路负载的负序阻抗远远高与系统的。所以：iSZZZZ2222,（6） 从公式（1） 、 （4） 、 （5）和（6） ，我们得出：0,312222iKfKIIIII（7）接地故障支路的负序电流等于三分之一的故障电流，远远大于有效支路的电流。 因此，通过比较故障接地时所有之路的负序电流的振幅来实现故障接地支路的 选择。 系统
6、和负载负序阻抗的感性参数时一样的，都是相电流滞后相电压。在负 序电流中，感性分量是阻性分量的好多倍。图 1 中的负序向量图如图 2：图 2.负序向量图故障点的负序电流向量和故障相电压的向量是同方向的。而且故障接地支 路的负序电流向量在方向上与故障相的电压相同。但是，有效支路的负序电流和故障相的电压在方向上的相位不同，电压相位超前90o。所以，故障接地支路也能通过比较负序电流向量的方向来选线。 如果要考虑负载的不平衡电流，在有效电网中存在着一些负序电流。为了消除负载不平衡电流的影响，负序电流的变化2i被用来选择故障接地支路。这里有四种方法去计算负序电流2i( n)的变化，通过计算机采集时间 n
7、。 假设采样周期为 T： (a)()()(222Tninini(b)2()()(222Tninini(c)2()(2)()(2222TniTninini(d)23()()2()()(22222TniTniTninini为了减小负载波动的影响，上述方法经常被采用。因此，当零序电压超过 了极限，表明故障接地发生了。这里有两种方法去检测选择故障支路。一种是 比较各个支路的负序电流的变化和它的极限。如果某支路的负序电流的变化比 较大，此支路便是故障支路。另一种方法是比较各个支路的负序电流的变化和 故障相的电压。如果在方向相同，那便是故障支路。如果没有故障支路被发现， 那么可能是母线保护故障接地。在自动
8、分配电网系统中，故障点要求被自动隔 离。故障检测装置最好安装的位置是在馈线就地控制终端单元(FTU)。在配电网 中，所有的故障检测都必须相互匹配。原文原文：New Principle for Grounding Fault Feeder Detection in MV Distributions with Neutral Ineffectively EarthedZeng Xiangjun Yin Xianggen Chen Deshu Zhang Zhe (Department of Electrical Power Engineering , Huazhong University of
9、Science and Technology , Wuhan 430074)Abstract : A new principle for grounding fault feeder detection based on negative sequence current variation and energy dissipated in the fault point is presented. It has high precision in both isolated systems and resonance earthed systems , even in f ull2compe
10、nsated systems. And it can be installed at the local control unit of feeder in distribution automation systems , such as field terminal unit ( FTU) . This principle is verified by EMTP simulator and experimentation.Key words : protective relaying , fault detection , distribution networksMost distrib
11、ution networks are isolated systems or resonant earthed neutral systems China .These distributions with neutral ineffectively grounding can achieve significant and economical improvements in safety and power supply quality. Unfortunately , grounding fault feeder is difficult to be detected in these
12、distributions 1 - 3 In isolated systems , the zero sequence current magnitude of grounding fault feeder is t he sum of other sound feeds , and the zero sequence current direction of grounding fault feeder is opposite to sound feeders . So the grounding fault feeder can be detected by comparing funda
13、mental zero sequence currents amplitudes or phases in t he isolated systems. However , in resonant earthed systems , grounding fault current is very small . The direction of fundamental zero sequence current is disturbed by t he compensation current due to Petersen-coil . So t hat , it is impossible
14、 to detect the fault feeder by comparing fundamental zero sequence current s amplitudes and phases. On the other hand , Petersen-coil has high impedance to high order harmonics , so it has little effect to high order harmonic current . The grounding fault feeder can be detected by comparing harmonic
15、 zero sequence current s amplitudes or phases of all feeders in resonant earthed systems. Among high order harmonic current s , t he fifth order harmonic current is t he best one to be used to detect the grounding fault feeder. Many utilities have realized it 4 . But the fifth order harmonic current
16、 is very small and it varies in different systems , so it often has poor sensitivity in practice. In Europe , many utilities increase the fault current by adding a resistor parallel connection with compensation equipment (Petersen-coil) 3 . Therefore , when a single-phase directly grounding fault or a low resistance-grounding fault occurs , the wattmetric protection systems
