1、毕业设计文献综述 电气工程及其自动化 树形配电线路故障定位研究 1、前言 随着社会经济的发展，电力需求日益增长，同时对供电质量和配电自动化的水平提出了更高的要求。配电网一旦发生故障，查询起来十分困难和繁琐，对提高配电网络可靠性和安全性带来了很大的障碍。为适应市场经济的发展，在加大力度进行电网建设的同时，提高配电网络的管理水平和供电服务质量也是当前的一项重要任务。因此，快速的发现故障并确定故障点的位置就成为配电网运行的一个重要内容。而配电线路单相接地故障的故障定位长期以来都是难以很好解决的难题。本课题就以此为 出发点，对国内外关于该课题的各种研究情况做了全面的分析，在此基础上对配电线路单相接地故
2、障和相间短路故障的故障测距进行了研究。 目前，高压输电线路的故障诊断已经比较成熟，但是小电流接地系统故障定位是几十年来未能很好解决的一个难题。配电网已直接靠近用户，其馈线拓扑结构大多属多变性的拓扑结构，即馈线的供电距离并不固定。直到目前为止，还没有一种完善的保护原理，为确保配电网的安全可靠运行，准确定位故障仍是一个重要的热点研究课题。 2、小电流接地系统故障定位方法及研究现状 配电网小电流接地系统故障发生几率很高，且故障 定位困难。当线路发生短路故障时，由于故障特征明显，检测原理简单。目前对于小电流接地系统故障定位的研究也大多集中在单相接地故障定位方面。 对于小电流接地故障点的定位，学者做了大
3、量研究，按照定位利用的信号方式不同可分为主动式故障定位方法与被动式故障定位方法两大类。主动式故障定位方法是在线路故障发生后向系统注入特定信号，根据相应的定位原理确定故障位置；被动式故障定位方法则是利用线路故障前后线路本身电压、电流信号特征的变化设计定位判据，确定故障位置。 2.1 主动式故障定位方法 2.1.1 加信传递函数法 文献 11提出在故障线路出线处加方波诊断信号，根据故障后电路拓扑结构的变化，用频域分1 析进行定位的单端测距算法。 文献 12详细推导了三相配电线路接地故障定位的传递函数表达式，给出了依据传递函数波形的频率、相位和幅值特征进行故障定位的判据。 为了实现多分支线路的故障定
4、位，文献 13在利用系统传递函数作为故障分析的基本方法的基础上，提出了解决多分支配电网接地故障定位的特征向量法。 传递函数法对中性点不接地系统具有测距结果不受负载参数变化影响的优点。但由于其取地模网络作为故障定位信息依据，不能解决只存在线模分量的相间 短路故障的定位问题。其在理论上可行，但在实用化方面还存在不少困难和限制，尚未得到推广应用。 2.1.2 中电阻法 中电阻法是在接地故障发生后，人为在系统中性点投入一定值电阻，在故障线路故障相与系统母线间形成一人为的故障工频电流，故障线路故障点上游可以检测到此故障电流，而故障点下游和非故障线路检测不到此故障电流，通过检测工频电流突变量就可以实现线路
5、接地故障的定位。 该方法人为增大了接地故障电流，使得接地点容易检测，目前与消弧线圈配合使用，得到了比较理想的效果。但该方法所需的中性点电阻设计困难，所需投资较高，增 大了系统安全隐患和对通讯系统的干扰，也不利于人身安全。 2.1.3 注入信号寻迹法 注入信号寻迹法简称注入法，是在故障发生后，通过母线向接地线路注入特定频率的电流信号，注入信号会沿着故障线路经接地点注入大地，用信号探测器检测每一条线路，有注入信号流过的线路被选为故障线路。选出故障线路后，手持探测器沿线查找，利用信号寻迹原理即可确定故障点的位置。 2.1.4 端口故障诊断法 文献 15将模拟电路故障诊断理论应用于分布参数传输网故障诊
6、断，提出利用单相接地后的故障电压和电流的特点进行测距和定位，从端口方程出发， 通过施加音频正弦信号，以比较传输网可测端口故障前后测试信号的变化量为根据，实现自动在线定位故障分支。文献 16详细描述了端口故障诊断法的原理及算法。 端口故障诊断法的优点是故障诊断测后工作量小，适用于较大网络的故障诊断，缺点是分支上的故障点位置只能归结为分支与主支的联接点，确切故障距离无法确定，且采用线路两侧信息，2 需要数据通信，实用性不强。 2.2 被动式故障定位方法 2.2.1 阻抗法 阻抗法的故障测距原理是假定线路为均匀线 ,在不同故障类型条件下计算出的故障回路阻抗或电抗与测量点到故障点的距离成正比 ,从而
7、通过计算故障时测量点的阻抗或电抗值除以线路的单位阻抗或电抗值得到测量点到故障点的距离。 阻抗法具有投资少的优点 ,但受路径阻抗、线路负荷和电源参数的影响较大 ,对于带有多分支的配电线路 ,阻抗法无法排除伪故障点 ,它只适合于结构比较简单的线路。 2.2.2 零序电流幅值法 小电流接地系统发生单相接地故障时，故障点上游检测到的暂态零序电流的幅值大于其下游检测到的暂态零序电流幅值，通过检测故障点前后暂态零序电流幅值的变化就可以确定出故障位置。 此方法探测精度不高，国外对此已有研究和应用，但其投资较大，不利于大面积推广。 2.2.3 行波法 根据行波理论 ,无论是相间短路故障还是单相接地故障 ,都会
8、产生向线路两端传播的行波信号 ,利用在线路测量端捕捉到的暂态行波信号可以实现各种类型短路故障的测距。行波法是通过测量故障产生的行波在故障点及母线之间往返一趟的时间或利用故障行波到达线路两端的时间差来计算故障距离。 在输电线路行波测距技术获得成功应用的基础上 22 ,已经有科研人员对配电网络的故障行波测距开展研究 23-25 。文献 23提出通过识别来自故障点和不连续点的反射波来确定故障区段 ,从而找出与故障点相关的两个反射波 ,并由 这两个波的最大相关时间计算得到故障点到检测端距离的单端行波测距方法。文献 24 将零模和线模分量相结合 ,用零模分量对故障点反射波和对端反射波进行识别 ,用线模分
9、量实现铁路自闭 /贯通线路 (一种独特的配电线路 )的故障测距。 3、总结 本文对国内外研究小电流接地配电系统的故障定位的一些方法进行了仔细的分析，试图解决3 现有方案的缺陷，对理论和方法有所改进和创新。同时注意借鉴输电线路的故障定位理论、小电流接地系统故障选线方法、配电网自动化和馈线自动化故障点智能定位研究的发展实践等方面的研究新成果，以树形分支配电线故 障诊断系统为课题背景，在此基础上对小电流接地系统单相接地故障和相间短路故障的故障测距方法进行了进一步的研究。 4、参考文献 1张保会 ,尹项根 .电力系统继电保护 M.第二版 .北京 :中国电力出版社 ,2001. 2刘万顺 .电力系统故障
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