配电网中性点不接地系统的继电保护研究

王永升斯伟杰

（国网浙江义乌市供电有限公司浙江义乌322000）

摘要：10kV电压等级的配电系统一般采用中性点不接地方式。由于城市供配电网络扩大，在线路发生单相接地故障时，接地点会出现数值较大的故障电流，甚至出现难以熄灭的电弧，产生间隙性的弧光过电压，对供电可靠性产生威胁，需要继电保护装置给出告警信号。文章利用Matlab/Simulink建立110kV/10kV三间隔的供电模型，模拟各种情况的短路故障，并将仿真数据导入到LabVIEW中，简单利用南瑞继保的RCS-9611C继保装置的动作特性进行模拟。仿真的故障结果与实际较为接近，能够较好的反应出继保装置的告警与跳闸情形。

关键词：中性点；短路；Simulink；继电保护；LabVIEW

0引言

根据我国对电容电流的规定，10kV系统的中性点一般是小电流接地系统，变压器采用d-Y连接方式，低压侧的中性点不接地。随着城市建设的需求，电缆使用的比例逐年加大，电缆的电容电流要远大于架空线。布线方面，线路一般敷设在市区主路两旁，架空线极易受市政建设与园林树木的影响，电缆绝缘容易被侵蚀，发生各种形式的接地故障，如果继保装置不采取相应的告警或跳闸措施，单相接地发展恶化为多相接地，严重影响供电可靠性。在中性点不接地系统中发生单相接地故障时，线电压仍然对称，系统可带故障运行1-2小时。但由于相电压升高为线电压，对设备的绝缘性能提出更高要求，如果不能及时找出故障，可能发生相间击穿。因此需要检修人员及时找到故障线路，防止停电事故发生。借助于南瑞继保RCS-9611C装置强大的数据采集与处理性能，利用线路过流保护与零序保护，可以对各种故障做出准确反应。

1中性点不接地系统故障情况分析

1.1单相接地故障

据统计，我国电力系统80%的故障是由单相接地故障引起的，对于该类故障，继电保护装置一般只告警，不跳闸，由检修人员根据故障特征进行故障排查。在图1所示的最简单网络接线中，正常情况下，三相对地电容均为，在相电压作用下，每相都有超前于相电压90度的电容电流流入大地，而三相电容电流之和为0。若A相发生了单相接地故障，则各相电压电流均发生变化：

对比图（10）与图（8），两相短路与两相短路接地电压与电流波形大小都相同，唯一差别是后者由于形成接地回路，零序分量很大，这是区分两者的关键所在。

3基于RCS-9611C线路保护装置的继电保护

南瑞继保公司生产的RCS-9611C装置用于110kV以下电压等级的非直接接地系统或小电流接地系统中，其功能齐全，操作方便，动作可靠。

3.1硬件部分

作为典型的微机保护装置，其硬件功能主要分为如下五个部分：

（1）数据采集单元：主要是模拟量电压与电流的输入；

（2）数据处理单元：包括微处理器、只读存储器、随机存储器、定时器及并行口等。（3）开关量输入/输出接口：由若干并行接口、光电隔离器及中间继电器等组成，以完成各种保护的出口跳闸、信号报警、外部接点输入及人机对话等功能。

（4）通信接口：包括通信接口电路及接口以实现多机通信或联网。

（5）电源：供给微处理器、数字电路、A/D转换芯片及继电器所需的电源。

3.2软件部分

借助于美国NI公司研发的虚拟仪器LabVIEW进行设计。LabVIEW程序的开发借助前面板与后面板，前面板的控制窗口中有各类仪表仪器，后面板主要进行程序的编写，涉及各种逻辑编程、仪器控制、数据通信、信号处理与控制仿真。后面板中的各类连线意义不同，包括数据流、信号流、控制流、错误输出流等。下图为采集时的软硬件工作流程图：

4.结论

本文利用Matlab/Simulink建立110kV/10kV供电系统，并仿真了单相接地、两相短路、两相短路及两相短路接地三种故障情况下的电压电流与对应的零序电压、零序电流，仿真结果与理论推断一致。同时借助虚拟仪器LabVIEW软件，充分利用Simulink的仿真数据，与RCS-9611C继保装置进行模拟，建立对应的人界交互界面。相关研究具有一定的理论意义与实际价值。

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作者简介：

王永升（1990-），男，山西大同人，助理工程师，本科、研究生曾就读于中国矿业大学，并于2014、2017年获得对应学位，现就职于国网义乌市供电有限公司，研究方向为配电网小电流接地选线与继电保护。