【摘 要】
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随着电力负荷的日益增长以及城市负荷密度的快速发展,20kV电压等级配电网将成为我国中压配电网发展的必然趋势。相比于10kV的城市配电网,20kV中压配电系统通常以全电缆送电为主,更大的供电半径导致系统对地电容电流也会更大,传统的阶段式零序过电流保护方案对于单相高阻接地故障的情况将失效。同时,不同中性点接地方式下的单相接地故障所表现的故障特征也不尽相同,尤其是对于零序分量而言。而现有对于中压配电网的
【基金项目】
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广东省基础与应用基础研究基金面上项目（2021A1515010631）“含分布式电源与柔性多状态开关的主动配电网分层协同控制方法研究”
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随着电力负荷的日益增长以及城市负荷密度的快速发展,20kV电压等级配电网将成为我国中压配电网发展的必然趋势。相比于10kV的城市配电网,20kV中压配电系统通常以全电缆送电为主,更大的供电半径导致系统对地电容电流也会更大,传统的阶段式零序过电流保护方案对于单相高阻接地故障的情况将失效。同时,不同中性点接地方式下的单相接地故障所表现的故障特征也不尽相同,尤其是对于零序分量而言。而现有对于中压配电网的继电保护研究主要针对10kV电压等级展开,随着对地电容电流以及故障阻抗的增大,这些保护方法对于20kV的适应性还有待商榷。因此,如何有效地识别20kV配电网的高阻接地故障对于配电网的安全可靠性具有重要意义。为此,本文针对20kV配电网的接地故障检测,展开了以下研究工作:（1）基于对称分量法,分析了不同中性点接地方式下的配电网接地故障特性,包括中性点不接地方式、中性点谐振接地方式、中性点经小电阻接地方式以及中性点灵活接地方式下故障稳态时的零序电压偏移特性以及零序电流的分布特征,并归纳了每种中性点接地方式下零序电流与零序电压的约束关系;基于PSCAD/EMTDC的仿真计算验证了理论分析的正确性。（2）针对20kV中性点经小电阻接地系统的特点,从时域的角度推导了线路零序电流与母线零序电压的约束关系,并分析了故障线路和健全线路所对应的零序电流和母线零序电压的时域特征,进而提出一种基于零序电流与母线零序电压微分值比值平均值的高灵敏性接地故障检测方法。该方法可实现对不同类型的单相接地故障进行准确可靠的识别,基于PSCAD/EMTDC的仿真对该方法进行验证,仿真结果表明,该方法能够有效检测高阻接地故障,将保护耐受过渡电阻能力提升至1000Ω以上。（3）对消弧线圈并联小电阻的灵活接地系统的故障特征进行分析,推导了并联小电阻投入前后零序电流与零序电压的时域方程,研究了小电阻投入前后两者约束关系的变化规律,并引入波形相似度的概念,进而提出一种基于零序电流电压波形相似度变化的灵活接地系统故障选线方法。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明该方法避免了瞬时性故障下线路的频繁跳闸,也提高了永久性故障下故障选线的成功率。
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