基于d型行波分析的配电网故障定位模型及算法

《基于d型行波分析的配电网故障定位模型及算法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第4章基于D型行波的配电网故障定位模型及算法4.1配电网故障特征10kV架空线故障包括单相接地故障、两相短路和三相短路等。其中，三相短路发生的概率最小，但其危害大，发生短路时，其短路电流远远大于正常时的负荷电流，它们所产生的热效应和电动力效应将使电气设备遭受严重破坏，应该得到足够的重视。其次是两相短路和两相接地短路，发生概率比三相短路概率略大，同样会破坏系统稳定，而且故障相电流增大，严重威胁到配网的安全运行，需由继电保护装置及时切除故障线路以保障配电网安全运行。发生概率最大的是单相接地故障。但单相接地故障信号相较于相间短路故障非

2、常不明显，往往造成定位故障困难。因此，需要分析配电网架空线发生故障的特征信号，用来得到检测判据示警。4.1.1配网短路故障特征短路故障中的三相短路、两相短路及两相短路接地故障，其特征较为明显，即在故障发生时有较大的短路电流。三相短路故障危害大，电力工作者已经做了深入研究。在计算中，若短路点远离变电站，则计负荷影响时短路点电流[33]可以用公式(4-1)从公式可知，三相短路时的短路电流很大，故障发生瞬间线路会有一个很大的电流增量，所以可以通过电流变化率或大于预设电流阈值来判断三相短路故障发生。两相短路属于不对称短路，相比三相短路，

3、两相短路电流计算比较复杂，需要用到对称分量法进行分析。经过计算可得两相短路电流大小为(4-2)如果将配电网中的元件简化为不变负载时，正序和负序阻抗相等，经分析计算可以得到两相短路电流(4-3)从公式可知两相短路电流等于三相短路时的一半，因此故障发生瞬间也会有一个很大的电流增量，可通过此特征判断故障的发生。同理，当两相接地短路故障发生时，故障相电流大小为(4-4)因此，两相短路接地故障发生时故障线路同样会有一个较大的电流增量出现。4.1.2单相接地故障特征对于中性点不接地系统，无单相接地故障发生时，A、B、C三相成正弦或余弦对称方

4、式运行即任何时刻三相电压电流值均相等且相位相差120°，中性点电压。此时A、B、C三相流过对地分布电容的电流也成正弦或余弦对称方式，任何时刻A、B、C三相流过对地分布电容的电流之和为零，即，也就是说零序电流为零。当线路出现单相接地故障时，A、B、C三相电压电流的对称性遭到了破坏，造成，即此时的零序电流不为零。由于在三相对称电路中有：(4-5)又由：得出：(4-6)由式（2-11）可以得到：(4-7)为发生单线接地故障后中性点的电压[34-35]。发生单线接地故障后中性点的电压在故障点处加到了线路上，如图4-1所示。可见在故障点的

5、前后零序电流的相位正好相反。图4-1配电网单相接地故障示意图4.2故障定位判据4.2.1短路故障定位判据由前述分析得出，可将电流大小作为判断三相短路和两相短路故障的主要判据。但当发生两相接地短路或过流短路情况时，短路电流的变化是线性变大的，再简单地利用电流变化率di/dt作为故障判据很难检测到电流突变从而导致不能判断是否发生了短路故障。而且，10kV配电网大多是农网线路，线路长，短路电流小，所以电流的突变很难能够检测到。因此，可以同时采用设定大电流阈值来检测两相短路等短路故障的发生，通过设定一个合理阈值来判定，超过阈值就判定为发

6、生了短路故障。当配电网发生短路故障时，线路电流的变化如图4-2所示。综上所述，短路故障检测判据如下：图4-2发生短路故障时线路电流变化示意图（1）监测到线路正常运行，线路电流和电压变化平缓（2）线路中出现超过设定阈值的大电流，或者大于设定阈值的电流变化率（3）在很短的时间内有大电流出现且持续时间不超过T2秒钟（4）T2秒钟后线路处于停电状态4.2.2单相接地故障判据当配电网线路正常运行没有故障发生时，零序电流很小几乎为零，当发生单相接地故障后，零序电流较大且故障点前后零序电流相位相反。因此，可以在各个关键点监测零序电流，若零序电

7、流小于预设阈值则判定为没有发生单相接地故障；若零序电流大于预设阈值则说明监测线路发生了单相接地故障。然后，再通过计算相邻监测点零序电流的相位差，相位差为180°，则故障点在这相邻监测点之间，从而确定故障区段。4.3基于D型行波理论的故障定位模型及计算方法4.3.1基于D型行波理论的故障定位模型若在如图3-2所示电网的f点产生接地故障之后，假设为故障行波到达测量点P、Q点的先后时间计为和，在得到测量点P、Q点的时刻以后，根据行波传播的速度，可以计算得到实际发生故障的位置离测量点P、Q点的距离为；其中，Q=1，2，3，…7。下面对各

8、种情况分别进行讨论：1）主干线发生故障如果故障行波到达测量点3，并计下测量点3的时刻，那么采用D型行波传播原理，可以轻易得到其它测量点与测量点3的实际测量距离，其计算公式为：式中：表为第3个测量点与Q测量装置安装的位置之间的故障距离，其中Q=1，2，3…,7，此