矿井供电系统单相接地故障零模特征仿真研究

针对现有基于单相接地故障特征量的选线方法实际保护效果不理想的问题,以某煤矿实际供电系统为研究对象,采用RTDS/RSCAD实时数字仿真系统搭建了矿井供电系统仿真模型,分析了中性点不接地和经消弧线圈接地2种运行方式下线路零模电流、零模电压的故障特征规律,以及不同故障位置、故障初相角、接地电阻对矿井供电系统单相接地故障下线路零模电流时域特征的影响。研究结果表明:(1)中性点运行方式对非故障线路零模电流和母线零模电压的影响可忽略不计,对故障线路零模电流的影响较大;2种运行方式下故障线路与非故障线路零模电流首半波极性相反。(2)故障位置距离母线越远,线路暂态零模电流冲击值越小;线路稳态零模电流受故障位置影响较小。(3)故障初相角越大,线路暂态零模电流冲击值越大,冲击值增长速度越小,故障线路暂态零模电流达到稳态的时间越短;故障初相角不影响线路稳态零模电流幅值,只影响其初相角。(4)接地电阻越大,线路暂态零模电流冲击值及其衰减速度、稳态零模电流幅值越小。

单相接地故障零模暂态特征的仿真分析

提出了一种基于线路分布参数的小电流接地系统的高精度故障模型,用于分析单相接地故障产生的暂态信号特征及进一步完善基于暂态信息的小电流接地故障选线判据。该模型采用一带有6回10kV架空出线的110kV变电所,利用电磁暂态程序EMTP对不同的故障情况进行了全面的仿真和分析。通过分析仿真数据,得到了如下主要故障暂态特征:特征频带(SFB)内,所有健全线路阻抗和故障线路检测的背后阻抗均呈容性;暂态零模电流频率较为集中,主谐振频率位于SFB内;特征频带内,故障线路零模电流幅值比健全线路大,且极性相反。对由于中性点装设消弧线圈、过渡电阻不同、故障点位置不同以及故障初始角不同对故障暂态的幅值特征和相位特征产生的影响也一并做了讨论。

基于设备信息交互的小电流接地故障定位

为解决小电流接地系统故障定位问题,提出一种利用IEC61850规约进行设备信息交互、比对故障特征波形的配电网故障定位方法。相对传统基于上下游低频波形的差异判别,通过对小电流接地故障暂态特征分析,提取了配电系统特征频带。利用该频带提出基于EMD的改进算法,获得了有效滤除高频干扰的线路特征零模电流,对比线路各区段特征零模电流波形相似度与幅值差度最终确定故障位置。针对上述方法,结合IEC61850规约,所提出的故障定位实现仅需要设备间信息交互,减少主站通信压力,定位效率显著提高。基于Matlab/Simulink的配网小电流接地故障仿真验证了所提定位方法可应对多分布式电源接入、多点故障的复杂情况。设计的配电装置动模仿真也进一步说明了本方法具有更高的准确性、更强的实用性。