- 基于負(fù)序電壓的配電網(wǎng)故障定位方法
- 采用比較各節(jié)點(diǎn)電壓確定故障區(qū)段
- 找出故障點(diǎn)的確切位置
引言
提高供電可靠性是供電企業(yè)一項基本任務(wù),也是一項常規(guī)任務(wù)。供電可靠性不僅涉及到供電企業(yè)本身的經(jīng)濟(jì)效益,更涉及到用戶的經(jīng)濟(jì)利益。隨著電力市場化程度和人民生活水平的提高,供電可靠性越來越受到人們的關(guān)注。據(jù)統(tǒng)計,電力用戶遭受的停電事故95%以上是由配電網(wǎng)引起的(扣除發(fā)電不足因素),其中大部分是故障原因。我國配電網(wǎng)停電的主要原因有限電(電源不足或線路過負(fù)荷)、計劃檢修、事故檢修、市政建設(shè)等。隨著電力供需關(guān)系的緩和以及城網(wǎng)改造和建設(shè)的深入,備用容量和線路增多,限電和計劃檢修造成的停電時間都大幅度減少,故障檢修停電逐步成為影響供電可靠性的主要因素。當(dāng)前的城網(wǎng)改造采用了線路自動分段器,當(dāng)發(fā)生永久性故障時可以隔離出故障線路區(qū)段,減少停電范圍,但檢修時還是要根據(jù)經(jīng)驗判斷故障點(diǎn)的準(zhǔn)確位置。在故障段內(nèi)有很多分支和配電變壓器,要查找故障點(diǎn)位置需要較長時間。配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)有很大的不同,很多輸電網(wǎng)成熟的技術(shù)并不適用于配電線路。
目前針對配電線路的實用故障診斷方法仍很匱乏。故障距離的計算一般是根據(jù)短路的特點(diǎn)及邊界條件,利用首端開關(guān)采集到的三相電流、三相電壓及線路參數(shù)來計算故障點(diǎn)到首端開關(guān)的距離。由于配電線路較短,線路阻抗較小,阻抗計算誤差較大。本文結(jié)合我國配電網(wǎng)的實際情況,采用比較各節(jié)點(diǎn)電壓確定故障區(qū)段,然后將故障區(qū)段始端故障電壓與本線路末端短路時的故障電壓對比,從而能夠找出故障點(diǎn)的確切位置。
1 相間短路故障定位原理
以BC相問短路為例,如圖1。 首先對各個節(jié)點(diǎn)相間電壓進(jìn)行排序,最終確定負(fù)序電壓BC相間電壓最高點(diǎn)m,即
max(Ul2)=Ui2≠0(1)
而m點(diǎn)之后的某節(jié)點(diǎn)n,BC相間電壓為零,
即Uj≠0
其中,Ul為第1節(jié)點(diǎn)相間電壓;
那么可以確定,此時相問短路故障發(fā)生在支路ij上。然后確定短路點(diǎn)距離f節(jié)點(diǎn)的距離。由于配電線路長度較短,所以配電線路的阻抗相對較小,分段器之間負(fù)荷分支又很多,很難做到精確的定位,本文提出一種負(fù)序電壓比對的方法,避免了上述問題,取得相當(dāng)不錯的效果,能夠給出較為準(zhǔn)確的距離定位。
首先進(jìn)行離線的短路計算,計算出各節(jié)點(diǎn)短路時,其本身和上游節(jié)點(diǎn)的短路負(fù)序電壓。
考慮到10kV線路節(jié)點(diǎn)之間的長度較短,計算中采用的是進(jìn)一步簡化了的:II型電路,即忽略了對地導(dǎo)納,只計及導(dǎo)線的阻抗。 [page]
其中:EM2為線路始端各相負(fù)序電壓;Uj2為j節(jié)點(diǎn)的各相負(fù)序電壓;
ZM2為線路始端與節(jié)點(diǎn)i間的等效負(fù)序阻抗矩陣;
Eij2為節(jié)點(diǎn)i、j間的等效負(fù)序阻抗矩陣; 這樣,只需比較短路時實測m節(jié)點(diǎn)的電壓與線路末端短路m節(jié)點(diǎn)電壓的理論值,即可求得短路的位置。
2 單相接地短路故障定位原理
同兩相短路一樣,發(fā)生單相接地故障時,接地相電壓也會在一定程度上衰減,對接地短路采用同樣的方法可以確定接地故障的支路ij,然后確定短路點(diǎn)距離i節(jié)點(diǎn)的距離。
以A相發(fā)生接地故障為例,進(jìn)行離線的短路計算,計算出各節(jié)點(diǎn)短路時,其上游節(jié)點(diǎn)的短路電壓。若節(jié)點(diǎn)j點(diǎn)短路,則同樣有式(5),將邊界條件:
由式(17)可以看出,單相接地短路與兩相短路一樣,同樣得到式(15)的結(jié)論。
3 誤差分析
此方法的誤差主要由假設(shè),即假設(shè)線路始端電壓不變引起。
下面以BC相間短路對這兩個假設(shè)引起的誤差進(jìn)行分析。 由式(19)可知,當(dāng)線路始端電壓衰減程度一定時,線路始端到節(jié)點(diǎn)i的阻抗值越大則誤差越大,短路點(diǎn)越接近i點(diǎn)則誤差越?。划?dāng)線路始端到短路點(diǎn)的阻抗值一定時,始端電壓衰減越多則誤差越??;由于線路越長g.jpg的差值就越小,而線路越短計算誤差就越小,由此可見,無論線路長短該方法均能收到較好的效果。
4 總結(jié)
本文結(jié)合我國配電網(wǎng)的實際情況,提出首先采用比較各節(jié)點(diǎn)電壓確定故障區(qū)段,然后將故障區(qū)段始端故障負(fù)序電壓與本線路始端和末端短路時的負(fù)序電壓進(jìn)行運(yùn)算,從而能夠找出故障點(diǎn)的確切位置。本方法簡單實用,在故障發(fā)生時僅需作出對比判斷,大大節(jié)省了計算時間,誤差分析表明本方法有較高的準(zhǔn)確度。