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关于高阻接地保护的探讨

作者：苏杭日期：2016-01-19 15:40 来源：未知

【文章摘要】
输电线路高阻接地出现故障将会对整个电网的安全可靠性运行造成严重影响，为了能够提高输电线输电安全，确保整个电网可靠性运行，加强对高阻接地保护的研究和探讨具有十分重要的现实意义。本文探讨了小波变换技术和神经网络技术对输电线路发生高阻接地故障提出了相关的故障信号优化检测方法。
【关键词】
输电线路；高阻接地保护；技术指标；优化检测
输电线路是电力系统的重要组成部分，一旦输电线路出现故障，将会影响电力系统的安全可靠运行，据有关部分对输电线路故障调查显示，大约有九成以上的输电线路故障都是单项接地问题所引起的。为了能够降低或者避免输电线路出现故障影响电力系统的正常运行，必须要加强对单相高阻接地保护技术的研究，然而就当前高阻接地保护研究开发现状来看，还不是很乐观，国内外继电器生产厂家对高阻接地故障保护还没有过硬的技术来提高高阻接地保护性能，所以对高阻接地保护进行研究和探讨提升输电线路及整个电网运行安全稳定是我们亟待解决的现实问题。
1 高阻接地保护技术指标概述
《继电保护和安全自动装置技术规程》中对中性点直接接地超高压电网规定：220KV线路的接地电阻应小于或等于 100Ω ；330KV—500KV 线路的接地电阻应小于或等于 300Ω。《220-500 kV 电网继电保护装置运行整定规程》中对继电保护灵敏度规定：线路中接地保护末端应适应 220 kV 线路，100 Ω ；330 kV 线路，150Ω ；500 kV 线路，300Ω 短路点接地电阻值的接地故障为整定条件。线路末端出现高阻接地故障时候允许两侧线路继电保护装置纵向动作切除故障。上述的两种不同电压条件下电网继电保护装置运行正定规程，只是指出电网线路在出现高阻接地故障时由后备保护装置作出保护动作。单一地利用线路中的后备保护装置进行故障切断保护，往往是保护动作时间较长，难以在故障发生的第一时间实施对线路的保护。从现代电网的发展程度分析，笔者认为应对当前的高阻接地保护规程中的相关指标进行修订，提高高阻接地保护的技术指标。可将 220KV 线路接地的电阻值提高到不小于150Ω；500 KV线路接地的电阻值不小于400Ω；将高阻保护动作时间调整为 40~100 ms。
2 国内高阻接地保护发展现状
随着社会经济发展对电力资源的需求程度日益提高，为了能够满足工社会用电需求的基础上保证电力系统的安全稳定运行，国家加大了高阻接地保护的相关研究工作力度。在上世纪末到到本世纪初相继在国家电力设备及仪表质量检验测试中心对继电保护的安全装置质监站进行了微机保护模拟高阻接地故障的试验，从试验结果来看，微机保护对高阻地接故障在反应能力方面不是很理想。当前，在高阻地接的故障保护方面除了采用特殊措施的距离保护能够做到故障发生两侧相跳外，绝大多数的高阻接地保护产品在应用过程中对高阻接地故障距离保护选相和故障具体位置的判断难度较大。一些高阻接地保护产品能够选相跳闸的电阻范围较小，往往是在距离元件动作过程中才可以选相跳闸。当测量阻抗超出距离元件动作区域，会造成误动或拒动。从高阻接地现场保护运行情况看，当前微机线路保护比较常用是保护方式是方向高频保护，但该种方式对高阻接地故障保护的灵敏度较差。
3 高阻接地保护设计思路
造成高阻接地故障保护动作灵敏度不高的主要原因是反应高阻接地故障的故障量不够明显，高压输电线路故障发生后线路终端可测信息受到故障点位置、系统运行方式及过渡电阻值的影响，往往造成整个故障模式趋向于非线性空间模式。基于当前高阻接地保护方法较少，规范化的特征矢量在某种程度上限制了对可获取信息的利用率，造成高阻接地保护在启动和选相方面难度增加，无法充分发挥高阻接地保护装置的功能。为此，我们需对高阻接地故障量信号的检查方法进行探讨，优化设计检测方式和手段，从可测故障信息提取准确的能够反映故障模式的特征向量。在高压输电系统中其中性点采用的是直接接地方式，不管是在任何故障类型下，故障的形态都同系统正常运行存在一定的差异，故障形态主要表现在故障发生后，尤其是基频量变化比较明显，我们可将基频分量作为高阻接地保护，故障信息。然而，基于故障电气量的产生是随机的，故障状态具有不稳定性特点，当电压过零点时故障暂态分量会越来越小；输电线路出现故障后，基于线路保护元件在作出动作，所以无法获得稳定的电流信息。这样我们提取的基频分量必然会存在较大的误差。针对此问题，笔者将采用神经网络方法解决上述问题。神经网络是基于非线性映射方法，如果能够借助人工神经网络识别技术保护超高压输电线路，可大大地降低输电线路故障发生的几率。输电线路故障电压、电流的基频分量，以及反映于接地故障类型零序电流等特征向量，可采用组合神经网络技术和小波原理对故障模式进行识别。小波变化同常用的继电保护中的傅里叶变化相比，在时域和频域方面具有更强的分辨率，能够对聚焦于信号的任何一个特点细节进行分辨，可将其作为检测高阻接地故障的故障特征的主要判断依据。在试验过程中应注意采用构造频域行为良好的小波函数，要求窗口能量要集中，分频严格的小波。但笔者发现现有的文献资料在这方面的研究工作中，往往是单一地采用神经网络方法或者采用小波原理进行分析研究，而没有将两者融合在一起运用。在高阻接地保护装置方面往往只对故障测距和保护的选件元件进行研究。文献资料中所提及的各种仿真数据中模拟过渡电阻500 kV／300Ω或者更高电阻值的很少，多数都是对 500 kV ／ 150Ω 过渡电阻进行研究。笔者认为如果要提高高阻接地保护技术指标，需利用神经网络技术和小波原理，探寻最优化的高阻接地保护判定依据。通过试验得出数据并分析整理，将过渡电阻值提高到 500 kV ／ 400Ω 是可以实现的。为了能够进一步提高保护样机的功能性，在样机硬件方面同时选用数据信号处理器和32位微处理器，可有效防止硬件出错，提高硬件功能的冗余度。数据信号处理器同当前高阻接地保护装置中所用的处理器相比具有以下优势：计算能力强、计算数据准确度高、总线速度快，特别是对定点和浮点矩阵运算速度更具有优势。将数据信号处理器和32位微处理器应用于继电保护装置中可有效缩短数字滤波、及计算时间，快速地对数据进行采集及处理，极大地提高了工作效率。
4 结语
本文笔者对高阻接地保护进行了肤浅的探讨分析，提出了采用神经网络法识别输电线路故障的方向和相别，运用小波原理变换检测高阻接地故障特征值，以期能对解决现行高阻接地保护动作灵敏度低问题有所帮助。