电网故障监测与定位.ppt

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1、电网故障监测与定位电网故障监测与定位主要内容主要内容v 绪论绪论 v 电力系统故障分量基本理论电力系统故障分量基本理论 v 电网故障监测电网故障监测 v 输电网故障定位输电网故障定位v 配电网故障定位配电网故障定位参考书参考书v葛葛耀耀中中新新型型继继电电保保护护和和故故障障测测距距的的原原理理与与技技术术(第第2版版)西西安安:西西安安交交通通大大学学出出版版社社,2007 绪绪 论论电力系统构成电力系统构成发电发电发电发电用电用电用电用电输电输电输电输电变电变电变电变电配电配电配电配电RTURTURTURTURTURTU通信网络通信网络应用服务器应用服务器应用服务器应用服务器电电电电 网网

2、网网 调调调调 度度度度电力系统构成电力系统构成水库水库GMM电力网电力网电力系统电力系统动力系统动力系统发电厂发电厂水轮机水轮机 发电机发电机变电所变电所升压变压器升压变压器电力线路电力线路变电所变电所降压变压器降压变压器用户用户用电设备用电设备电电 网网 : 通通 常常 把把 由由 输输 电电 、 变变 电电 、 配配 电电 设设 备备 及及 相相 应应的的辅辅助助系系统统组组成成的的联联系系发发电电与与用用电电的的统统 一整体称为电力网,简称电网。一整体称为电力网,简称电网。 什么是电网什么是电网?电力网电力网v按规模划分按规模划分 远距离输电网远距离输电网 区域电力网区域电力网 地方电

3、力网地方电力网远距离输电网远距离输电网地方电力网地方电力网区域电力网区域电力网110kV35kV35kV500kV220kV110kV10 kV水力发电厂水力发电厂火力发电厂火力发电厂变电所变电所A:枢纽枢纽变电所变电所C:地区:地区变电所变电所D:终端终端变电所变电所B:中间中间电力网电力网v按作用划分按作用划分 输电网输电网 配电网配电网电力网电力网特高压特高压(UHV)(UHV):1000kV1000kV及以上及以上超高压超高压(EHV)(EHV):330kV330kV,500kV500kV,750kV750kV输电网输电网配电网配电网高高 压:压:220kV220kV高压:高压:35k

4、V35kV,66kV,110kV66kV,110kV中压:中压:6kV6kV,10kV10kV,20kV20kV低压:低压:380V/220V380V/220V交流交流直流直流特高压特高压(UHVDC)(UHVDC):800kV800kV高高 压压(HVDC)(HVDC):100kV100kV,500kV500kV 输电网接线方式输电网接线方式v交流输电网:一般采用多电源环网结构交流输电网:一般采用多电源环网结构 双端线路双端线路 T型线路(型线路(220kV) 带串联补偿线路(带串联补偿线路(500kV) 双回线路双回线路 输电电缆(输电电缆(500kV海底电缆)海底电缆) 架空线电缆混合输

5、电线路(架空线电缆混合输电线路(220kV,500kV)v直流输电系统:采用点对点接线直流输电系统:采用点对点接线(带接地极线路)(带接地极线路)变电站小电流接地系统接线方式变电站小电流接地系统接线方式进线进线1进线进线235kV配电网配电网35kV配电网配电网35kV II35kV I10kV配电网配电网10kV配电网配电网10kV I10kV II配电网接线方式配电网接线方式“手拉手”环网接线 单电源辐射网接线v架空配电网接线方式架空配电网接线方式“手拉手”环网接线v电缆配电网接线方式电缆配电网接线方式 单环网配电网接线方式配电网接线方式 双环网双射网双射网双射网双射网= 双射网双射网+双

6、射网双射网v电缆配电网接线方式电缆配电网接线方式配电网接线方式配电网接线方式电网故障电网故障v故障原因故障原因 根本原因是绝缘损坏。根本原因是绝缘损坏。 1)架空线与电缆故障原因不同)架空线与电缆故障原因不同 2)输电网与配电网故障原因不同)输电网与配电网故障原因不同v故障类型故障类型 架空线:单相接地、相间短路(接地)、断线架空线:单相接地、相间短路(接地)、断线 电缆:短路、开路电缆:短路、开路v故障性质故障性质 架空线:高阻架空线:高阻/低阻,永久低阻,永久/瞬时瞬时 电缆:低阻电缆:低阻/高阻(泄漏、闪络性),一般为永久性故障。高阻(泄漏、闪络性),一般为永久性故障。 电网故障监测电网

7、故障监测v基本概念基本概念 采采用用特特定定的的技技术术手手段段对对电电网网运运行行状状态态量量进进行行实实时时监监视视,旨旨在在判判断断电电网网是是否否发发生生故故障障,并并定定性性或或定定量给出故障信息。量给出故障信息。 定性故障信息:定性故障信息:故障类型、故障性质、故障点所处范围等。故障类型、故障性质、故障点所处范围等。 定量故障信息:定量故障信息:故障及其持续时间、故障点准确位置等。故障及其持续时间、故障点准确位置等。电网故障监测电网故障监测v故障监测内容故障监测内容 故障发生时间故障发生时间 故障线路(选线,定位到故障线路)故障线路(选线,定位到故障线路) 故障类型(选相)故障类型

8、(选相) 故障性质(高阻故障性质(高阻/低阻,永久低阻,永久/瞬时)瞬时) 故障持续时间故障持续时间 故障位置(定位到故障区段或故障点)故障位置(定位到故障区段或故障点) 故障录波故障录波 电网故障监测电网故障监测v故障监测基本算法故障监测基本算法 稳态相量算法稳态相量算法 故障分量算法故障分量算法 对称分量算法对称分量算法 功率算法功率算法 暂态能量算法暂态能量算法电网故障监测与继电保护电网故障监测与继电保护电网电网故障监测故障监测开关驱动控制开关驱动控制信号采集信号采集开关操作控制开关操作控制故障监测是继电保护的故障监测是继电保护的核心核心继电保护继电保护电网保护与故障信息管理系统电网保护

9、与故障信息管理系统v故障录波器及其联网系统故障录波器及其联网系统 系统结构、功能、特点、存在问题系统结构、功能、特点、存在问题v继电保护与故障信息管理系统继电保护与故障信息管理系统 系统结构、功能、特点、存在问题系统结构、功能、特点、存在问题电网故障定位电网故障定位v基本概念基本概念 当当电电网网发发生生故故障障后后,采采用用特特定定的的技技术术手手段段(在在线或离线),定性或定量给出故障点位置信息。线或离线),定性或定量给出故障点位置信息。 定性的故障点位置信息:定性的故障点位置信息:故障线路、故障区段等。故障线路、故障区段等。 定量的故障点位置信息:定量的故障点位置信息:故障点坐标、故障距

10、离等。故障点坐标、故障距离等。故障监测故障监测故障定位故障定位电网故障定位电网故障定位v输电网故障定位输电网故障定位 通过专门的在线故障定位(测距)原理计算出故障点到通过专门的在线故障定位(测距)原理计算出故障点到线路末端的距离。线路末端的距离。 (1)交流输电线路)交流输电线路 双端线路双端线路 T型线路型线路 带串联补偿线路带串联补偿线路 双回线路双回线路 输电电缆输电电缆 架空线电缆混合输电线路架空线电缆混合输电线路 (2)直流输电线路(含接地极线路)直流输电线路(含接地极线路)电网故障定位电网故障定位v配电网故障定位(架空线、电缆、混合线路)配电网故障定位(架空线、电缆、混合线路) 故

11、障选线(定位到故障线路,故障选线(定位到故障线路,在线在线) 故障区段定位(定位到故障区段,故障区段定位(定位到故障区段,在线在线) 故障测距(定位到故障点,故障测距(定位到故障点,在线或离线在线或离线)电网故障监测与定位系统电网故障监测与定位系统v监测终端监测终端v通信网络通信网络v主站系统主站系统主站系统主站系统通信网络通信网络监测终端监测终端监测终端监测终端监测终端监测终端监测终端监测终端电网故障监测与定位发展概况电网故障监测与定位发展概况v继电保护(线路、变压器)继电保护(线路、变压器)v故障录波器及故障信息管理系统故障录波器及故障信息管理系统v输电线路故障定位(测距)输电线路故障定位

12、(测距)v配电线路故障定位(馈线自动化)配电线路故障定位(馈线自动化)v配电线路故障选线配电线路故障选线v配电线路故障指示器及定位系统配电线路故障指示器及定位系统v配电线路故障测距配电线路故障测距山东理工大学智能电网研究中心成果山东理工大学智能电网研究中心成果v在在利利用用暂暂态态(行行波波)信信号号的的电电力力线线路路故故障障监监测与定位研究方面走在世界前列。测与定位研究方面走在世界前列。v研究成果获研究成果获2007年度国家技术发明二等奖。年度国家技术发明二等奖。电力线路行波电力线路行波故障测距系统故障测距系统山东理工大学智能电网研究中心成果山东理工大学智能电网研究中心成果小电流接地故障监

13、测(选线)系统小电流接地故障监测(选线)系统山东理工大学智能电网研究中心成果山东理工大学智能电网研究中心成果架空配电网自动化系统架空配电网自动化系统(具有故障区段定位功能)(具有故障区段定位功能)山东理工大学智能电网研究中心成果山东理工大学智能电网研究中心成果电缆配电网自动化系统电缆配电网自动化系统(具有故障区段定位功能)(具有故障区段定位功能)电力系统故障分量电力系统故障分量基本理论基本理论电力系统故障信息电力系统故障信息v电电力力系系统统的的故故障障是是通通过过故故障障信信息息来来表表征征的的。故故障障信信息息分分为为内内部部故故障障信信息息和和外外部部故故障障信信息息,其其中中蕴蕴涵涵故

14、故障障发发生生时时间间、故故障障方方向向、故故障障类类型型、故故障障距距离离及及故故障障持持续续时时间间等等信信息息,因因而而是是区区别别正正常常运运行行状状态态与与故故障障状状态态最最本本质质的的特特征。征。v故故障障信信息息的的识识别别、处处理理和和利利用用一一直直是是继继电电保保护及故障测距发展的基础。护及故障测距发展的基础。 故障分量的基本概念故障分量的基本概念v电电力力系系统统的的故故障障状状态态可可视视为为故故障障前前状状态态与与故故障障附附加加状状态态的的叠叠加加,其其中中故故障障前前状状态态可可以以是是各各种种非非故故障障状状态态,也也可可以以是是前前一一次次故故障障状状态态的

15、的继继续续,而而故故障障附附加加状状态态则则是是由由当当前前故故障障所所激发的。激发的。v故故障障附附加加状状态态中中的的电电气气量量(电电压压、电电流流)称称为故障分量。为故障分量。 故障分量的基本概念故障分量的基本概念v 故故障障分分量量是是仅仅在在系系统统发发生生故故障障时时出出现现,而而在在系系统统正正常常运运行行及及不不正正常常运运行行时时不不存存在在的的电电气气分分量量,即即它它随随着着故故障障的的出出现现而而出出现现,随随着着故故障障的的消消失失而而消消失失。所所以以,故故障障分分量量的的存存在,是电力系统处于故障状态的表征。在,是电力系统处于故障状态的表征。v 故故障障信信息息

16、实实际际上上蕴蕴涵涵于于故故障障分分量量之之中中,因因而而对对故故障障信信息息的的提提取取和和处处理理可可以以转转化化为为对对故故障障分分量量的的提提取取和和处处理理,即即通通过故障分量来判别故障方向、故障类型及故障距离等。过故障分量来判别故障方向、故障类型及故障距离等。 故障分量的基本概念故障分量的基本概念v应应用用故故障障分分量量构构成成继继电电保保护护动动作作判判据据时时,只只需需要要寻寻找找区区内内故故障障与与区区外外故故障障的的“差差异异”,而而不不必必考考虑虑正正常常及及不不正正常常情情况况,因因而而,保保护护具具有有较较高高的的灵灵敏敏度度,一一般般也也具具有有较较快快的的动动作

17、作时时间间和和较较好好的的选选择择性性,不不必必采采用用振振荡荡闭闭锁锁等等防止振荡时保护误动的措施。防止振荡时保护误动的措施。故障分量的分析方法叠加原理故障状态故障状态故障前状态故障前状态故障附加状态故障附加状态故障分量的特点故障分量的特点v 非非故故障障状状态态下下不不存存在在故故障障分分量量,故故障障分分量量仅仅在在故故障障状状态态下出现;下出现;v 故故障障分分量量独独立立于于非非故故障障状状态态,受受电电网网运运行行方方式式的的影影响响不不大(有一定的影响,但比传统保护小);大(有一定的影响,但比传统保护小);v 故故障障点点的的电电压压故故障障分分量量最最大大,系系统统中中性性点点

18、处处故故障障分分量量电电压为零;压为零;v 保保护护安安装装处处故故障障分分量量电电压压电电流流之之间间的的关关系系,取取决决于于背背后后系系统统的的阻阻抗抗,与与故故障障点点的的远远近近及及过过渡渡电电阻阻的的大大小小没没有有关关系系(但但故故障障分分量量值值的的大大小小受受过过渡渡电电阻阻及及故故障障点点远远近近的的影影响响) 。故障分量的分类故障分量的分类v故故障障分分量量分分为为稳稳态态故故障障分分量量和和暂暂态态故故障障分分量量,二二者者都是可以利用的。都是可以利用的。v为为了了研研究究稳稳态态故故障障分分量量,输输电电线线路路模模型型取取为为集集中中参参数数模模型型就就可可以以了了

19、,如如果果还还要要进进一一步步消消除除暂暂态态故故障障分分量量的的影影响响,除除了了采采取取滤滤波波措措施施以以外外,输输电电线线路路模模型型也要加以修正。也要加以修正。v为为了了研研究究暂暂态态故故障障分分量量,输输电电线线路路模模型型必必须须取取为为分分布布参参数数模模型型,如如果果还还要要进进一一步步考考虑虑线线路路损损耗耗及及参参数数的依频特性,同样要对线路模型予以修正。的依频特性,同样要对线路模型予以修正。故障分量的组成故障分量的利用上述这些分量都可以用来构成继电保护:上述这些分量都可以用来构成继电保护:v :即即故故障障分分量量中中的的工工频频分分量量,可可以以用用来来构构成成工工

20、频频变变化化量量方方向向保保护护、工工频频变变化化量量距距离离保保护护、工工频变化量差动保护、零序保护、负序保护等;频变化量差动保护、零序保护、负序保护等;v :即即全全部部的的故故障障分分量量,可可以以用用来来构构成成电电流流突突变变量量起起动动元元件件、电电流流突突变变量量选选相相元元件件、方方向向行行波波元元件件、行波距离(测距)保护等;行波距离(测距)保护等;v :暂暂态态分分量量中中的的高高频频部部分分,用用来来构构成成反反映映单端电气量的暂态保护。单端电气量的暂态保护。故障分量的提取与识别方法 来来自自电电压压互互感感器器TV和和电电流流互互感感器器TA的的电电压压电电流流都都是是

21、故故障障后后的的全全电电压压和和全全电电流流,构构成成反反映映故故障障分分量量的的继继电电保保护护时时,应应设设法法将将故故障障分分量量 从从全全电电压压和和全全电电流流中中提提取取出出来来。在在微微机机保保护护中中,故故障障分量的提取方法为(电流):分量的提取方法为(电流): 故障分量的提取与识别方法通常情况下,取通常情况下,取n1、2或或4: n1: n2: n4:这这样样可可以以计计算算出出故故障障分分量量的的采采样样序序列列,利利用用微微机机保保护护中中的的各种算法可以求出其幅值、相位等特征量。各种算法可以求出其幅值、相位等特征量。 故障分量的提取与识别方法以以n2为例,波形如下:为例

22、,波形如下:故障分量的应用v目目前前在在电电力力系系统统中中广广泛泛采采用用反反应应工工频频电电气气量量的的微微机机保保护护装装置置,这这类类装装置置利利用用了了由由稳稳态态故故障障分分量量构构成成的的电电流流元元件件、方方向向元元件件、选选相相元元件件和和距距离离元元件件等等分分别别构构成成不不同同原原理理的的保保护护,包包括括电电流流保保护护、方方向向性性保保护护、差动保护、距离保护、纵联保护及自适应保护等。差动保护、距离保护、纵联保护及自适应保护等。v在在这这些些保保护护装装置置中中,暂暂态态故故障障分分量量被被视视作作干干扰扰和和噪噪声声而而被被滤滤除除,因因而而所所有有的的研研究究重

23、重点点在在于于如如何何设设计计性性能较好的工频滤波器。能较好的工频滤波器。 故障分量的应用v随随着着电电力力系系统统输输送送功功率率的的不不断断增增加加,电电压压等等级级也也在在不不断断提提高高,系系统统的的暂暂态态稳稳定定性性问问题题也也日日趋趋严严重重,而而提提高高系系统统暂暂态态稳稳定定性性最最直直接接而而又又简简单单有有效效的的方方法法是是超超高高速速切切除除系系统统中中发发生生的各种故障的各种故障。v为为了了适适应应现现代代电电力力系系统统发发展展的的需需要要,研研究究超超高速线路保护具有十分重要的现实意义。高速线路保护具有十分重要的现实意义。 故障分量的应用v由由于于电电压压等等级

24、级的的提提高高,系系统统暂暂态态的的持持续续时时间间加加长长,故故障障后后的的一一次次波波形形严严重重畸畸变变,再再加加上上传传感感器器暂暂态态过过程程的的影影响响,使使得得基基于于工工频频电电气气量量的的继继电电保保护护需需要要采采用大量的滤波措施才能保证测量精度。用大量的滤波措施才能保证测量精度。v严严格格来来说说,故故障障信信号号为为一一非非平平稳稳信信号号即即时时变变信信号号,传传统统的的Fourier分分析析方方法法存存在在先先天天不不足足,因因而而常常规规保保护护不不能能较较好好地地解解决决可可靠靠性性与与速速动动性性之之间间的的矛矛盾盾,从从而很难满足超高速动作的要求。而很难满足

25、超高速动作的要求。 故障分量的应用v20世世纪纪70年年代代以以来来,国国内内外外许许多多继继电电保保护护工工作作者者一一直直在在致致力力于超高速线路保护的理论研究,并取得丰硕成果。于超高速线路保护的理论研究,并取得丰硕成果。v这这些些研研究究工工作作完完全全摈摈弃弃传传统统的的继继电电保保护护思思想想,而而直直接接分分析析故故障产生暂态分量的特征以期从中提取出有用的故障暂态信息。障产生暂态分量的特征以期从中提取出有用的故障暂态信息。v研研究究表表明明,暂暂态态故故障障分分量量中中含含有有比比稳稳态态故故障障分分量量中中更更多多的的故故障障信信息息,且且这这些些信信息息不不受受系系统统振振荡荡

26、、负负荷荷变变化化及及CT饱饱和和等等因因素素的的影影响响,从从而而为为继继电电保保护护理理论论的的发发展展开开辟辟了了一一条条新新的的途途径,这就是反应故障暂态信息的超高速继电保护。径,这就是反应故障暂态信息的超高速继电保护。故障分量的应用v故故障障测测距距问问题题一一直直困困绕绕着着广广大大的的继继电电保保护护工工作作者者。传传统统的的阻阻抗抗测测距距法法以以及及基基于于单单端端信信息息的的故故障障分分析析法法只只能能通通过过计计算算测测量量回路的阻抗实现故障测距,这不可避免地受回路的阻抗实现故障测距,这不可避免地受过渡电阻过渡电阻的影响。的影响。v为为了了彻彻底底消消除除过过渡渡电电阻阻

27、的的影影响响,必必须须能能够够准准确确获获得得线线路路两两端端的的系系统统参参数数,而而这这在在实实际际系系统统中中是是很很难难的的。基基于于双双端端信信息息的的故故障障分分析析法法不不受受过过渡渡电电阻阻的的影影响响,但但需需要要交交换换两两端端的的信信息息,而且两端的数据采集一般还要求能够同步。而且两端的数据采集一般还要求能够同步。v此此外外,上上述述测测距距方方法法均均受受传传感感器器误误差差的的影影响响,因因而而测测距距精精度度得不到保证。得不到保证。 故障分量的应用v理理论论研研究究和和现现场场运运行行经经验验表表明明,从从暂暂态态故故障障分分量量中中提提取取出出来来的的故故障障行行

28、波波信信息息可可以以用用于于故故障障测测距距,而而且且基基本本不不存存在在上上述述缺缺陷陷,完完全全可可以以将将故故障障距距离离定定位位到到一一个个杆杆塔塔之之内内(误误差差小小于于1km)。因因而而可可以以预预见见,反反应应故故障障行行波波信信息息的的故故障障测测距距技技术术必必将将成成为为快快速速、准准确确查查找找输电线路故障点的有力武器。输电线路故障点的有力武器。 故障分量的应用v在暂态故障分量中,最引人注目的莫过于在暂态故障分量中,最引人注目的莫过于行行波分量波分量,迄今为止的绝大多数超高速保护及,迄今为止的绝大多数超高速保护及高精度故障测距原理都是基于行波理论提出高精度故障测距原理都

29、是基于行波理论提出的。的。故障分量的应用v利利用用暂暂态态故故障障分分量量的的小小电电流流接接地地故故障障定定位位(选选线线)技技术术可可望望彻彻底底解解决决长长期期困困扰扰电电力力部部门的小电流接地故障定位问题。门的小电流接地故障定位问题。进线进线1进线进线235kV配电网配电网35kV配电网配电网35kV II35kV I10kV配电网配电网10kV配电网配电网10kV I10kV II电网故障监测电网故障监测电网故障监测电网故障监测v基本概念基本概念 采采用用特特定定的的技技术术手手段段对对电电网网运运行行状状态态量量进进行行实实时时监监视视,旨旨在在判判断断电电网网是是否否发发生生故故

30、障障,并并定定性性或或定定量给出故障信息。量给出故障信息。 定性故障信息:定性故障信息:故障类型、故障性质、故障点所处范围等。故障类型、故障性质、故障点所处范围等。 定量故障信息:定量故障信息:故障及其持续时间、故障点准确位置等。故障及其持续时间、故障点准确位置等。电网故障监测电网故障监测v故障检测启动元件故障检测启动元件v故障方向检测元件故障方向检测元件v故障选相元件故障选相元件v距离元件距离元件v输电网故障定位输电网故障定位v配电网故障定位配电网故障定位v电网故障监测基本算法电网故障监测基本算法故障启动元件故障启动元件故障启动元件故障启动元件故障启动元件故障启动元件故障方向检测元件故障方向

31、检测元件正方向故障正方向故障反方向故障反方向故障故障选相元件故障选相元件(1)意义)意义有助于投入故障特征最明显的阻抗测量元件;有助于投入故障特征最明显的阻抗测量元件;可用于选相跳闸。可用于选相跳闸。故障选相元件故障选相元件(2)选相算法的基本原理)选相算法的基本原理突变量电流选相突变量电流选相 单单相相接接地地故故障障:两两个个非非故故障障相电流之差为零。相电流之差为零。故障选相元件故障选相元件(2)选相算法的基本原理)选相算法的基本原理突变量电流选相突变量电流选相 两两相相不不接接地地短短路路:非非故故障障相相电电流流为为零零,两两个个故故障相电流之差最大。障相电流之差最大。故障选相元件故

32、障选相元件(2)选相算法的基本原理)选相算法的基本原理突变量电流选相突变量电流选相 两相接地短路两相接地短路:两个故:两个故障相电流之差最大。障相电流之差最大。故障选相元件故障选相元件(2)选相算法的基本原理)选相算法的基本原理突变量电流选相突变量电流选相 三相短路三相短路:三个相电流差的有效值均相等。:三个相电流差的有效值均相等。故障选相元件故障选相元件(2)选相算法的基本原理)选相算法的基本原理突变量电流选相突变量电流选相故障选相元件故障选相元件(2)选相算法的基本原理)选相算法的基本原理对称分量选相对称分量选相 基基本本思思路路:首首先先通通过过检检测测是是否否同同时时存存在在零零序序电

33、电流流和和负负序序电电流流分分量量来来区区分分相相间间短短路路和和接接地地故故障障。对对于于接接地地故故障障,可可通通过过比比较较零零序序电电流流和和负负序序电电流流之之间间的的相相位位差差进进一一步步区区分分单单相相接接地短路和两相接地短路。地短路和两相接地短路。故障选相元件故障选相元件(2)选相算法的基本原理)选相算法的基本原理对称分量选相对称分量选相距离元件阻抗判据距离元件阻抗判据距离元件动作条件:距离元件动作条件:距离元件阻抗判据距离元件阻抗判据距离元件动作条件:距离元件动作条件:距离元件电压判据距离元件电压判据Z set定义:定义:k1zZ setk2k3(a)(b)(c)(d)距离

34、元件电压判据距离元件电压判据v保护区内保护区内k1点故障:点故障:v保护区外保护区外k2点故障:点故障:v保护区反向保护区反向k3点故障:点故障: 距离元件电压判据距离元件电压判据保护动作判据:保护动作判据: 满足该条件,说明为区内故障,否则为区外故障。满足该条件,说明为区内故障,否则为区外故障。距离元件电压判据距离元件电压判据输电网故障定位输电网故障定位配电网故障定位配电网故障定位配电网故障定位配电网故障定位故障选线故障选线v大电流接地系统大电流接地系统 线线路路保保护护装装置置能能够够可可靠靠检检测测被被保保护护线线路路发发生生的的各种类型故障,故无需配备单独的选线设备。各种类型故障,故无

35、需配备单独的选线设备。v小电流接地系统小电流接地系统 线线路路保保护护装装置置只只能能可可靠靠检检测测被被保保护护线线路路发发生生的的相相间间故故障障,而而不不能能检检测测单单相相接接地地故故障障,故故需需要要配配备备单独的选线设备。单独的选线设备。小电流接地系统小电流接地系统中性点不接地(绝缘)系统中性点不接地(绝缘)系统IL谐振(消弧线圈)接地系统谐振(消弧线圈)接地系统小电流接地系统的优点小电流接地系统的优点v避免接地故障跳闸,提高供电可靠性。避免接地故障跳闸,提高供电可靠性。大大部部分分情情况况下下,接接地地电电弧弧能能够够熄熄灭灭,电电网网自自动动恢恢复正常运行。复正常运行。v接地电

36、流小,可防止事故进一步扩大。接地电流小,可防止事故进一步扩大。小电流接地系统存在的问题小电流接地系统存在的问题v单单相相接接地地故故障障会会导导致致非非故故障障相相电电压压升升高高,危危害害电电网网绝缘。绝缘。一一般般情情况况下下,单单相相接接地地引引起起非非故故障障相相电电压压升升高高1.732倍。倍。接接地地点点间间歇歇拉拉电电弧弧,线线路路电电容容反反复复充充放放电电,电电压压升高可达升高可达3.5倍。倍。v接接地地电电弧弧长长期期存存在在,可可能能烧烧坏坏接接地地点点绝绝缘缘,造造成成相相间短路故障,导致保护跳闸。间短路故障,导致保护跳闸。小电流接地系统存在的问题小电流接地系统存在的问

37、题v继电保护配置困难继电保护配置困难单单相相接接地地故故障障电电流流微微弱弱,接接地地电电弧弧不不稳稳定定,接接地地故障选线的问题一直没有得到很好地解决;故障选线的问题一直没有得到很好地解决;小电流接地故障选线难,主要难在谐振接地系统;小电流接地故障选线难,主要难在谐振接地系统;许许多多供供电电部部门门仍仍然然采采用用拉拉路路法法选选择择接接地地线线路路。供供电电瞬瞬时时中中断断,影影响响用用户户用用电电设设备备正正常常工工作作,甚甚至至可能造成停电事故。可能造成停电事故。小电流接地系统新技术小电流接地系统新技术v消弧线圈自动调谐技术消弧线圈自动调谐技术 可可以以精精确确地地补补偿偿电电容容电

38、电流流,使使接接地地点点电电流流尽尽可可能的小,提高了电弧自动熄灭的几率。能的小,提高了电弧自动熄灭的几率。v利用暂态行波的小电流接地故障选线保护技术利用暂态行波的小电流接地故障选线保护技术v利用暂态行波的小电流接地系统故障定位技术利用暂态行波的小电流接地系统故障定位技术v利利用用暂暂态态行行波波的的小小电电流流接接地地系系统统瞬瞬时时性性故故障障监监测测技术技术小电流接地故障仿真小电流接地故障仿真110KVRfl2=6kml3=9kml4=12kml5=15kml6=20kml1=3kmZL10kVTY Y0LNRLK中性点不接地和经消弧线圈接地系统仿真模型中性点不接地和经消弧线圈接地系统仿

39、真模型 中性点不接地系统仿真结果(中性点不接地系统仿真结果(1)不接地系统故障时零模电压和各条出线零模电流不接地系统故障时零模电压和各条出线零模电流 中性点不接地系统仿真结果(中性点不接地系统仿真结果(2)零模电压和各出线零模电流的暂态放大图零模电压和各出线零模电流的暂态放大图 中性点不接地系统仿真结果(中性点不接地系统仿真结果(3)零模电压和各出线零模电流的特征分量零模电压和各出线零模电流的特征分量 中性点谐振接地系统仿真结果(中性点谐振接地系统仿真结果(1)40 50 60 70 80 90 100 110 120-10 0 10 Time/msZero voltage/ k V40506

40、070809010011012050050Time/msZero currents/A消弧线圈接地系统故障时零模电压和各条出线零模电流消弧线圈接地系统故障时零模电压和各条出线零模电流 中性点谐振接地系统仿真结果(中性点谐振接地系统仿真结果(2)4850525456586010010time/msZero voltage/KV4850525456586050050time/msZero currents/A故障线路健全线路零模电压和各出线零模电流的暂态放大图零模电压和各出线零模电流的暂态放大图 中性点谐振接地系统仿真结果(中性点谐振接地系统仿真结果(3)52545658606264-50510t

41、ime/msSFB of zerovoltage/KV-50050SFB of zerocurrents/A故障线路健全线路52545658606264time/ms零模电压和各出线零模电流的特征分量零模电压和各出线零模电流的特征分量 过零故障仿真结果(过零故障仿真结果(1)经消弧线圈接地系统相电压过零故障时零模电压、电流信号经消弧线圈接地系统相电压过零故障时零模电压、电流信号 过零故障仿真结果(过零故障仿真结果(2)零模电压和各出线零模电流的特征分量零模电压和各出线零模电流的特征分量 故障监测基本算法故障监测基本算法v 稳态相量算法稳态相量算法v 故障分量算法故障分量算法v 对称分量算法对称

42、分量算法v 功率算法功率算法v 暂态能量算法暂态能量算法傅里叶算法傅里叶算法 基基本本思思路路来来自自傅傅里里叶叶级级数数。假假定定被被采采样样的的模模拟拟信信号号x(t)随随时时间间周周期期性性变变化化,则则可可以以表表示示为为(傅傅里里叶叶级数):级数): 傅里叶算法傅里叶算法 信号中的基波分量可以表示为:信号中的基波分量可以表示为: 合并正、余弦项,可写为:合并正、余弦项,可写为:傅里叶算法傅里叶算法 在微机保护中采用离散算法:在微机保护中采用离散算法:傅里叶算法傅里叶算法 傅里叶算法具有滤波作用,其频率特性如傅里叶算法具有滤波作用,其频率特性如下下:傅里叶算法的滤波特性傅里叶算法的滤波

43、特性 傅里叶算法傅里叶算法 傅傅里里叶叶算算法法对对工工频频之之外外的的直直流流以以及及其其他他各各次次谐谐波波的的响响应应为为零零,因因此此具具有有良良好好的的滤滤波波特性。特性。 实实际际的的故故障障信信号号中中存存在在衰衰减减的的直直流流分分量量(非非周周期期分分量量),影影响响傅傅里里叶叶算算法法的的工工频频量量计计算算精精度度。由由于于衰衰减减直直流流分分量量包包含含小小于于工工频频的的低低频频分分量量,由由此此引引起起的的误误差差对对一一般般保保护护来来说是可以接受的。说是可以接受的。最小二乘方算法最小二乘方算法v基本思想基本思想 将将输输入入的的暂暂态态电电气气量量与与一一个个预预设设的的含含有有非非周周期期分分量量及及某某些些谐谐波波分分量量的的函函数数按按最最小小二二乘乘方方(或或称称最最小小平平方方误误差差)的的原原理理进进行行拟拟合合,使使被被处处理理的的函函数数与与预预设设函函数数尽尽可可能能逼逼近近,从从而而可可求求出出输输入入信信号号中中基基频分量的幅值和相位。频分量的幅值和相位。谢谢 谢谢!

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