Page 24 - 电力与能源2021年第二期

1 7 2 王 磊, 等: 物联网下谐波电流差动保护在小电流接地系统中的选线及定位研究

当线路发生区内故障时, 两侧电流之和: 表 2 所示。
· · · d 1 故障时线路 1 母线侧零序电流测量值如
I J =3I 0M ( n )+3I 0N ( n ) =
图 2 所示。由图 2 可知, 0.5s时故障线路产生
· · · · · ·
I AM ( n )+I BM ( n )+I CM ( n )+I AN ( n )+I BN ( n )+I CN ( n ) = 一个零序电流。由于补偿电感较大, 非周期分量
· ·
( 11 ) 随时间衰减慢慢为零, 补偿后电流幅值仅为 10A
I K ( n )+I C ( n )
· · 左右, 差动保护很难进行故障选线及定位。 d 1 故
———流过继 电 器 的 电 流; 3I 0M ( n ) ———故
式中 I J
障时线路 1 两侧 3 , 5 次谐波零序电流幅值如图 3
·
障线路靠近母线侧的零序电流; 3I 0N ( n ) ———对侧 和图 4 所示。
· · ·
的零序电流; I AM ( n ) , I BM ( n ) , I CM ( n ) ———靠近母线侧
· · ·
的三相 n 次谐波电流; I AN ( n ) , I BN ( n ) , I CN ( n ) ———对
·
侧三 相 谐 波 电 流; I K ( n ) ———短 路 n 次 谐 波 电 流;
·
I C ( n ) ———本线路对地电容n 次谐波电流。
( 12 )
I C ( n ) =3E φ ( n ) nωC i
由式( 12 ) 可见, 谐波次数越高, 故障线路本身
对地电容电流值越大。对地电容电流值越大, 差
动保护灵敏性越低。

3 Matlab仿真 图 2 d 1 故障时线路 1 母线侧零序电流测量值

通过 MatlabSimulink 建立 10kV 中性点经
消弧线圈接地过补偿运行方式的小电流接地仿真
[ 13 ]
系统。设置三相电压源为 110kV ; 变压器 T1
额定容量为 20 MVA , 变比为 110kV / 10.5kV ;
按照过补偿 8% 设置消弧线圈, 根据式( 1 ) 可以得
出消弧电感为6H , 仿真模型有4 条出线, 线路1 ,
2 , 43 末端接变压器 T2 , 变比为 10kV / 400V , 容
量为 640kvar , 高压侧 Y 形联结, 低压侧 Y 形联
结中性 点 直 接 接 地, 接 负 载 500kW , 功 率 因 数
0.85 。为了仿真, 在 0.3s时设置单相接地, 将线
路首端靠近母线的一侧称为母线侧, 线路末端远
图 3 d 1 故障时线路 1 两侧 3 次谐波零序电流幅值
离母线的一侧称为对侧, 分别在线路 1 靠近母线
由图 3 和图 4 可以看到, 在单相接地后, 故障
,
,
侧 d 1 线路 41 靠近母线侧 d 2 和对侧 d 3 线路 42
线路母线侧测量得到 3 , 5 次谐波零序分量突然变
靠近母线侧 d 4 过渡电阻分别在 0 , 100Ω 进行仿
,
大, 分别为50A 和70A 左右, 与基波零序电流相
真。线路阻抗参数如表 1 所示。线路类型长度如
表 1 线路阻抗参数表
电阻 /( Ω · km -1 ) 电感 /( mH · km -1 ) 电容 /( F · km -1 )
μ
线路类型
正序 零序 正序 零序 正序 零序
架空线 0.170 0.320 1.017 3.560 0.115 0.006
电缆 0.270 2.700 0.255 1.109 0.376 0.276
表 2 线路类型长度表
线路编号 线路 1 线路 2 线路 3 线路 41 线路 42 线路 43 支路 41 支路 42
线路类型 架空线 电缆 架空线 架空线 电缆 架空线 架空线 架空线
线路长度 / km 10 15 10 10 15 10 10 10