引言

隨著小電流接地故障檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,針對(duì)小電流接地故障暫態(tài)過(guò)程的機(jī)理分析以及簡(jiǎn)化模型的研究也取得了一定進(jìn)展,因此深入地分析配網(wǎng)參數(shù)對(duì)小電流接地故障暫態(tài)特性的影響也顯得越發(fā)重要,可以進(jìn)一步完善小電流接地故障檢測(cè)技術(shù),提高其可靠性。

1數(shù)學(xué)模型

根據(jù)單相接地故障的邊界條件以及相模變換建立小電流接地故障網(wǎng)絡(luò),并利用輸電線路的模型簡(jiǎn)化修正原則,即保證最小諧振頻率相等,在工頻等值阻抗相等的前提下確保最低頻段內(nèi)等效阻抗綜合誤差最小,對(duì)分布參數(shù)輸電線路模型以及相互串并聯(lián)的單節(jié)Ⅱ、I模型進(jìn)行簡(jiǎn)化,最終將復(fù)雜的分布參數(shù)模型簡(jiǎn)化為可用于定量計(jì)算的暫態(tài)等值電路。

故障點(diǎn)到母線的線模阻抗由故障線路上游的線模阻抗、變壓器的線模阻抗、健全線路的線模阻抗以及健全線路上負(fù)荷線模阻抗組成。故障點(diǎn)到負(fù)荷的線模阻抗由線路的線模阻抗和負(fù)荷的線模阻抗組成。故障點(diǎn)上游的阻抗與故障點(diǎn)下游的阻抗并聯(lián)即為總體網(wǎng)絡(luò)的線模阻抗。

由于配電網(wǎng)的負(fù)荷基本采用三角形接法,零模阻抗很大,可以看作是開(kāi)路,即認(rèn)為故障點(diǎn)上游的零模阻抗由健全線路零模阻抗相互并聯(lián)后再與故障線路下游的零模阻抗串聯(lián)構(gòu)成。

小電流接地故障暫態(tài)等值電路結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

對(duì)于一個(gè)含RLC的二端口網(wǎng)絡(luò),在角頻率w的正弦激勵(lì)作用下,當(dāng)端口電壓、電流同相位時(shí)稱電路發(fā)生諧振。在可變頻的正弦電壓源激勵(lì)下,電路中的感抗、容抗隨頻率變動(dòng)。

對(duì)一個(gè)RLC串聯(lián)結(jié)構(gòu)的電路,輸入阻抗由公式（1）給出:

當(dāng)Im[Z(jw0)]=w0L-1/w0C=0時(shí)稱電路發(fā)生串聯(lián)諧振 , w0為諧振角頻率,此時(shí)輸入阻抗最小,電路在諧振時(shí)的電流為極大值。

對(duì)于一個(gè)RLC并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電路,輸入導(dǎo)納如公式（2):

當(dāng)Im[Y(jw0)]=w0C-1/w0L=0時(shí)稱電路發(fā)生并聯(lián)諧振,o0為諧振角頻率,此時(shí)輸入導(dǎo)納最小,電路在諧振時(shí)端電壓最大。

2負(fù)荷大小對(duì)暫態(tài)諧振過(guò)程的影響

本節(jié)在小電流接地故障簡(jiǎn)化模型的基礎(chǔ)上分析了負(fù)荷大小對(duì)暫態(tài)諧振過(guò)程的影響,利用ATP搭建中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地故障模型,在MATLAB中對(duì)故障點(diǎn)位置和母線出線處的零模電流與線模電流進(jìn)行FFT變換,并分析結(jié)果。

2.1負(fù)荷阻抗大小對(duì)主諧振過(guò)程影響的理論分析故障點(diǎn)上游線模阻抗見(jiàn)公式（3):

故障點(diǎn)下游線模阻抗見(jiàn)公式（4):

零模阻抗:R0=2.3Ω，L0=17.2H，C0=84.78C。

計(jì)算過(guò)程如上,改變負(fù)載大小,相關(guān)參數(shù)如表1所示。

主諧振頻率隨負(fù)載阻抗大小變化如圖2所示。

結(jié)合上述公式和計(jì)算仿真結(jié)果可知 , 當(dāng)故障線路阻抗 增大時(shí) ,諧振頻率減小。

2.2 負(fù)荷阻抗大小對(duì)主諧振過(guò)程影響的仿真分析

用ATP搭建中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的單相接地故障模型 , 分為3種情況進(jìn)行仿真: (1）同時(shí)改變負(fù)荷阻抗大小: (2）改 變故障線路負(fù)荷阻抗 ,健全線路負(fù)荷阻抗大小不變: (3）改 變健全線路負(fù)荷阻抗大小 ,故障線路阻抗大小不變 。 仿真 窗口長(zhǎng)度均為4個(gè)周波。故障點(diǎn)在故障線路(20 km）離母線 10 km處 ,按照3種情況依次改變負(fù)載大小。圖3、圖4為故障 點(diǎn)處零模和線模第一、二個(gè)主諧振振幅隨負(fù)載大小變化的 仿真圖 , 圖5、圖6為故障點(diǎn)處零模和線模第一、二個(gè)主諧振 頻率隨負(fù)載大小變化的仿真圖。

3 結(jié)語(yǔ)

本文以小電流接地故障暫態(tài)諧振機(jī)理和簡(jiǎn)化模型為 基礎(chǔ) ,分析了負(fù)載大小、負(fù)載位置、負(fù)載數(shù)量對(duì)小電流接地故障暫態(tài)特性的影響 ,并對(duì)其進(jìn)行了仿真。

由分析結(jié)果和仿真結(jié)果可以看出,主諧振頻率的理論分析值與仿真結(jié)果有一定誤差,但主諧振頻率變化趨勢(shì)一致。故障點(diǎn)處零模和線模第一、二個(gè)主諧振頻率隨負(fù)載阻抗的增大而減小,幅值隨負(fù)載阻抗的增大而增大。

本文也存在不足之處,只理論分析了主諧振頻率隨配網(wǎng)參數(shù)的變化,但對(duì)故障點(diǎn)處第一個(gè)主諧振的幅值、第二個(gè)主諧振的頻率和幅值只是進(jìn)行了仿真 ,并沒(méi)有進(jìn)行理論計(jì)算。