［關鍵詞］配網；比相法；單相接地；故障線路

［中圖分類號］TM862 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）10–0133–03

1引言

配隨著電力系統的不斷發(fā)展和完善，配電網的安全穩(wěn)定運行越來越受到人們的關注。在配電網中，故障檢測是保障系統可靠運行的重要環(huán)節(jié)。零序電流作為一種重要的電氣量，在配網故障檢測中具有獨特的應用價值。

零序電流是指在三相電路中，三相電流的相量和為零的電流分量。在正常運行情況下，由于三相電流的對稱性，零序電流通常很小甚至為零。然而，當配電網發(fā)生故障時，如單相接地故障、兩相接地故障等，零序電流會顯著增大。因此，通過檢測零序電流的變化，可以有效地判斷配電網是否發(fā)生故障以及故障的類型和位置。

近年來，隨著計算機技術和仿真軟件的不斷發(fā)展，對零序電流在配網故障檢測中的應用進行仿真分析成為一種重要的研究手段。通過建立配電網的仿真模型，可以模擬不同類型的故障情況，分析零序電流的變化規(guī)律，為故障檢測算法的設計和優(yōu)化提供依據。因此，本研究提出基于暫態(tài)零序電流的配網選線方法，并利用MATLAB仿真軟件搭建10kV配電網的仿真模型，進一步探究中性點不接地系統及中性點經消弧線圈接地系統故障中的選線性能。

2配網故障檢測模型建立

2.1零序電流暫態(tài)分量分析

當單相接地發(fā)生故障時，等同于在電網接地系統上的節(jié)點添加零序電源，因此可以根據零序電流特性來判斷該節(jié)點是否存在短路。當小電流接地時，整個系統都會產生零序，零序電流出現在未接地故障的部件上，其值與對地電容電流在數值上相等，當零序電流的相位超前零序電壓90o時，母線流向線路的方向作為電容性的無功功率方向。在不接地的電網中，零序電流為電網中所有元件對地所產生的電容電流之和。如果配網通過消弧繞組進行補償，配網的零序電流則為配網的全部無故障部件的對地電容電流加上配網的消弧繞組電流的總和。在完全補償模式下，由于故障線路上與正常線路的電流相等，因此，暫態(tài)零序電流是從母線流向線路，無法根據其幅值或方向來進行判定。在過補償模式下，不能通過功率方向上的差異進行故障判定，且由于過補償程度較低，難以通過零序電流幅度進行故障判定。

3結果與討論

利用MATLAB仿真軟件搭建10kV配電網的仿真模型，并進一步探究中性點不接地系統過渡電阻為100Ω故障情況下的L1、L4零序電氣量，如圖2所示。由于配網線路較短，選Π型等值模型可很好模擬實際線路。母線帶有4條線路，其中，L1、L3為2條架空線線路，L2和L4為1條架空線線路。表1為配電網中各線路的長度。消弧線圈補償度為10%，中性點接地電阻的阻值為300Ω。在L1上的A相設置故障點，故障發(fā)生時刻為1s，采樣頻率為10kHz。

3.1中性點不接地系統故障選線研究分析

以L1發(fā)生過渡電阻為100Ω的單相接地故障為例，通過研究故障線路（L1）和非故障線路（以L4為例）的零序電壓（PD1和PD1）和零序電流相位差，及零序有功功率和零序無功功率的變化，進一步驗證零序電流在配網故障檢測中的應用效果。

由圖2（a）可知，故障L1中零序電壓超前零序電流，兩者相位差約為90°，非故障L4中零序電壓滯后零序電流，兩者相角差約為-90°。由圖2（b）的零序有功功率和無功功率可知，故障線路L1的零序有功功率小于0，非故障線路4的零序有功功率大于0；且故障線路L1的零序無功功率大于0，非故障線路L4的零序無功功率小于0。因此，利用零序有功大小，可判斷出故障線路為L1。

在中性點不接地的情況下，由于暫態(tài)電阻的增大，使得整個電網的零序電壓和零序電流均有所下降。且零序電流和零序電壓之間的相位差值與零序電流基本一致，零序電流和零序電壓之間的相位差異較小。且線路上零序有功功率較少，零序無功功率值較大。結果表明，當發(fā)生短路時，零序功小于0，而不發(fā)生短路時，則大于0。由于零序無功小于0，所以判斷出故障線路的零序值大于0，且二者的方向反向，因此，可以將L1確定為有故障的線路。

4結論

（1）在故障線L1處，零序有功功率小于0，而線路L4處，零序有功功率大于0。且在故障線L1處，零序無功功率大于線路L4。因此可根據零序有功的幅值來判別L1的故障線路。

（2）中性點經消弧線圈接地系統中，過渡電阻的增加導致系統零序電壓和各線路零序電流都隨之變小。故障線路和非故障線路的零序電流均超前于零序電壓，并且其相角差幾乎不受過渡電阻變化的影響。