直流配电系统故障分析与保护技术研究

直流配电系统故障分析与保护技术研究

发表时间：2019-09-18T10:31:29.667Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：高峰刘伟郑锦欢

[导读] 摘要：直流系统可将分布式发电、配电供电及储能等优点进行充分发掘，以便为电气企业的供电与用户的用电提供新效益与新价值。

（国网山西省电力公司检修分公司）

摘要：直流系统可将分布式发电、配电供电及储能等优点进行充分发掘，以便为电气企业的供电与用户的用电提供新效益与新价值。系统保护是配电安全运行的保障，其实施难点主要是电流未能经过零点，使灭弧较难，且控制相对复杂，需给予灭弧更大的空间。国家电气工程相关工作人员在研究直流保护的过程中，应对其运行动态与常见故障间的关联进行充分考虑，以此来获得更佳的保护效果。文章依据直流组成及其原理，分析总结出了其系统的常见故障类型，提出的一系列故障解决策略，对直流配电系统的完善具有理论性意义，对解决其建设中的实际问题具有现实性的指导意义。

关键词：直流配电系统；故障分析；保护技术

直流配电在有效接纳分布式电源、高效稳定电压变换及控制、系统优化配置、供电可靠性等方面的技术问题已基本解决。直流配电保护是其安全运行的关键，但国内外对直流配电的保护研究尚处于理论研究和试验探索阶段，可以预见一旦突破直流保护这一瓶颈，直流配电技术及装备将快速的发展和广泛应用。

直流配电保护实现的难点在于：直流电流无过零点，灭弧困难，需要更大的灭弧空间和复杂的控制，直流过流速断保护是一个尚需研究和攻克的难题；直流配电系统无论是故障类型、故障发展过程、故障电压电流特性还是故障后果与交流配电网都有所不同；直流配电网中接入多元化的分布式电源、负荷、储能，直流配电系统存在多种不同的运行状态，大量电力电子装置的存在，给保护配合带来了挑战。直流保护的研究与应用必须考虑不同运行状态、源荷敏感特性与故障类型之间的关系。保护模型需要改进或优化以得到更佳的系统参数；保护的算法及程序需要优化以得到更准确的保护整定值及更好的保护效果。

1.直流主动保护构成及其原理

直流保护系统的构成分为单母线配电、两端配电以及放射状与环状配电等四种系统，无论是应用哪一种系统，均是以DC/AC 和 DC/DC 器为载体，使储能、多型负荷及分布式发电相连接，系统保护便集成于 DC/AC 和 DC/DC 中。其主动保护构成由短路与接地保护、绝缘下降、交直流混接、环网保护、交流电网、储能电池、光伏电池及燃料电池等组成，其借助 DC/DC 或 DC/AC 接受配电，将电供给负载。其原理是在电子转换器构造监控与拓扑原理基础上，将其保护行为“融入”转换器的逻控之中，遵循双重保护原则，充分利用隔离单元与电子器件，使诸多故障线路与正常运行的线路自然断离，并对故障较为严重的回路进行切断处理，可阻止轻微故障变严重扩大危害范围，尽可能确保系统正常工作。因电子转换器具有自己的保护性能，所以诸多学术研究人员对其进行探究的兴趣颇高。此项技术具有继电保护作用，已经被国人广泛应用于电气企业当中。直流继电器结合断路器，可对故障进行快速检测与断离。

2.直流配电系统常见故障解析

非高压直流系统中，常见的故障有短路故障与接地故障。

①短路故障：正负电极均悬空的系统，如若正负极其中一极接地，则无法造成电路短路；如若唯有接地线电压出现异常，且正负极其中一极线路接地，便会引发短路故障。直流系统的短路故障，其电流输送速度飞快，影响范围广泛，且未经过零点。解决直流短路故障的方法诸多，其中切除电路的方式最为直接且效果较好。

②接地故障：前期线路绝缘性能的下降与交直流交接混乱等问题并未引发接地故障，当接地电压发生异常时，如若未能对其进行有效控制，可使其最终演变成接地故障。近几年，我国的直流断路技术还未发展成熟，对于其他故障的保护方法仅限于监测与报警，而对于接地故障保护，我国已有一定的技术成果，例如环网技术。

③直流故障具有自身独特的直流电压，其故障点位较难寻找。直流电系中，导致线路故障形成的原因之一是直流环网出现问题。环网故障会使直流电系统之间产生电环流，最终造成输电异常的危害，严重的情况下，很有可能导致线路出现短路或是接地故障。

3.非高压直流系统故障保护方法探析

3.1直流环网维护法

直流环网法的内涵主要指在直流系统未能并列期间，环网存有的多数电气连接。在环网运行的过程中，受倒负荷与绝缘度降低等因素的影响，极易使其出现故障，导致产生火灾、电池使用年限缩短以及空气开关失效等问题。若出现两个直流等级各不相同的系统电压，则会造成更为严重的后果。例如，异常发电现象，会引发电路短路或接地等危害。DC/DC 属于隔离型转换器，具有稳定电压的作用，在直流环网中，可确保各负荷电压始终保持平衡状态。各支流通过使用 DC/DC可完成单独供电。当负荷出现故障时，DC/DC 可保证各直流系统正常运作。面对多条直流线路同时出现问题的危急时刻，借助环网监测可检测出其问题所属的故障种类，并将故障点前后电路封锁，阻止转换器输出电流，实现故障隔离，可有效避免直流主干线与其他支干线的输电工作受到影响。

3.2短路故障保护法

依照主动保护原理，短路故障的保护应以电子器件内部的运行原理及算控法为基础，通过逻辑管控与诊断，对短路电流进行切断处理。单元隔离法将部分因故障问题流失电流进行回吸，可降低故障的破坏力，避免直流系统整体运行中断。ASP 集成器的应用，可将DC/AC 或者是 DC/DC 器中，需要被保护的各直流线路进行串联。考虑到转换器中电力 IGBT 的全控型运作特点及原理，一旦馈线电路或直流干线出现短路问题，可通过逻辑法实现对 IGBT 的控制。快速完成主动保护，使功率输出停止运行，可将短路线路与主干线、分布式发电线、负载线进行脱离，加快了主动保护的速度，增强了其可靠性，使其作用得以充分发挥。短路故障保护的主要控制开关是半导器件，其电路开关通断的控制法与其他方法不同，其故障保护总通断时长应被局限于μs 级范围内。

3.3接地故障维护法

接地保护法是指依靠快速检测，由 DC/DC 器通过将单元进行隔离，进而完成隔离接地故障的目的。在线路馈线处，便将故障限制于此，可有效阻止主干线与电源、负载间的故障传播，为主干线路与其馈线的正常运作提供保障。接地危害的监测工作，是实现直流保护的最大难题。当前，经常被使用的监测方法包括三种，分别是电阻平衡法、漏电检测法及低频交流法等。此三种方法虽然均能为故障的检测工作带来一定的效果，但是，仅能起到报警的作用，无法从根源处解决接地故障问题，防止其危害的发生。此外，漏电后，若绝缘不及

直流系统接地故障问题分析及排查方法

直流系统接地故障问题分析及排查方法在变电站直流系统为控制、信号、继电保护、自动装置、事故照明及操作等提供可靠的直流电源,其正常与否对变电站的安全运行至关重要。但实际运行中,由于气候环境影响、设备的维护不够恰当、直流回路中混入了交流电、寄生回路存在等原因都可能会引起直流系统接地。直流系统容易发生单点接地。虽然单点接地不引起危害,但若演变成两点接地将造成保护误动或拒动、信息指示不正确、熔断器熔断等严重事件。无论何种原因,直流接地事故都会影响其她电力设备的正常运行,严重者,会导致整个电网系统的瘫痪,造成无法挽回的重大损失保护好直流系统的正常运行就是变电站工作的重中之重,因此,对直流系统接地故障必须采取早发现、早消除、勤防范策略 一、直流系统接地的危害 直流系统一般用于变电所控制母线、合闸母线、UPS不间断电源,也用作其她电源与逻辑控制回路。直流系统就是一个绝缘系统,绝缘电阻达数十兆欧,在其正常工作时,直流系统正、负极对地绝缘电阻相等,对地电压也就是相对平衡的。当发生一点接地时,其正、负极对地电压发生变化,接地极对地电压降低,非接地极电压升高,控制回路与供电可靠性会大大降低,但一般不会引发电气控制系统的次生故障。可就是,当直流系统有两点或多点接地时,极易引起逻辑控制回路误动作、直流保险熔断,使保护及自动装置、控制回路失去电源,在复杂保护回路中同极两点接地,还可能将某些继电器短接,不能动作跳闸,致使越级跳

闸,造成事故扩大。规程严格规定:直流系统多点同极接地,应停止直流系统一切工作,也就是基于其故障性质的不确定因素。 1、直流系统正极接地的危害 当发生直流正极接地时,可能会引起保护及自动装置误动。因为一般断路器的跳合闸线圈以及继电器线圈就是与负极电源接通的,如果在这些回路上再发生另一点直流接地,就可能引起误动作。 如上图所示,A、B两点发生直流接地时,相当于将外部合闸条件全部短接,从而使合闸线圈得电误动作合闸。A、C两点接地时,则外部分闸条件被短接而误动作跳闸。A、D两点,A、F两点接地,同样都能造成开关误跳闸。

直流配电系统故障分析与保护技术研究

直流配电系统故障分析与保护技术研究 发表时间：2019-09-18T10:31:29.667Z 来源：《电力设备》2019年第7期作者：高峰刘伟郑锦欢 [导读] 摘要：直流系统可将分布式发电、配电供电及储能等优点进行充分发掘，以便为电气企业的供电与用户的用电提供新效益与新价值。 （国网山西省电力公司检修分公司） 摘要：直流系统可将分布式发电、配电供电及储能等优点进行充分发掘，以便为电气企业的供电与用户的用电提供新效益与新价值。系统保护是配电安全运行的保障，其实施难点主要是电流未能经过零点，使灭弧较难，且控制相对复杂，需给予灭弧更大的空间。国家电气工程相关工作人员在研究直流保护的过程中，应对其运行动态与常见故障间的关联进行充分考虑，以此来获得更佳的保护效果。文章依据直流组成及其原理，分析总结出了其系统的常见故障类型，提出的一系列故障解决策略，对直流配电系统的完善具有理论性意义，对解决其建设中的实际问题具有现实性的指导意义。 关键词：直流配电系统；故障分析；保护技术 直流配电在有效接纳分布式电源、高效稳定电压变换及控制、系统优化配置、供电可靠性等方面的技术问题已基本解决。直流配电保护是其安全运行的关键，但国内外对直流配电的保护研究尚处于理论研究和试验探索阶段，可以预见一旦突破直流保护这一瓶颈，直流配电技术及装备将快速的发展和广泛应用。 直流配电保护实现的难点在于：直流电流无过零点，灭弧困难，需要更大的灭弧空间和复杂的控制，直流过流速断保护是一个尚需研究和攻克的难题；直流配电系统无论是故障类型、故障发展过程、故障电压电流特性还是故障后果与交流配电网都有所不同；直流配电网中接入多元化的分布式电源、负荷、储能，直流配电系统存在多种不同的运行状态，大量电力电子装置的存在，给保护配合带来了挑战。直流保护的研究与应用必须考虑不同运行状态、源荷敏感特性与故障类型之间的关系。保护模型需要改进或优化以得到更佳的系统参数；保护的算法及程序需要优化以得到更准确的保护整定值及更好的保护效果。 1.直流主动保护构成及其原理 直流保护系统的构成分为单母线配电、两端配电以及放射状与环状配电等四种系统，无论是应用哪一种系统，均是以DC/AC 和 DC/DC 器为载体，使储能、多型负荷及分布式发电相连接，系统保护便集成于 DC/AC 和 DC/DC 中。其主动保护构成由短路与接地保护、绝缘下降、交直流混接、环网保护、交流电网、储能电池、光伏电池及燃料电池等组成，其借助 DC/DC 或 DC/AC 接受配电，将电供给负载。其原理是在电子转换器构造监控与拓扑原理基础上，将其保护行为“融入”转换器的逻控之中，遵循双重保护原则，充分利用隔离单元与电子器件，使诸多故障线路与正常运行的线路自然断离，并对故障较为严重的回路进行切断处理，可阻止轻微故障变严重扩大危害范围，尽可能确保系统正常工作。因电子转换器具有自己的保护性能，所以诸多学术研究人员对其进行探究的兴趣颇高。此项技术具有继电保护作用，已经被国人广泛应用于电气企业当中。直流继电器结合断路器，可对故障进行快速检测与断离。 2.直流配电系统常见故障解析 非高压直流系统中，常见的故障有短路故障与接地故障。 ①短路故障：正负电极均悬空的系统，如若正负极其中一极接地，则无法造成电路短路；如若唯有接地线电压出现异常，且正负极其中一极线路接地，便会引发短路故障。直流系统的短路故障，其电流输送速度飞快，影响范围广泛，且未经过零点。解决直流短路故障的方法诸多，其中切除电路的方式最为直接且效果较好。 ②接地故障：前期线路绝缘性能的下降与交直流交接混乱等问题并未引发接地故障，当接地电压发生异常时，如若未能对其进行有效控制，可使其最终演变成接地故障。近几年，我国的直流断路技术还未发展成熟，对于其他故障的保护方法仅限于监测与报警，而对于接地故障保护，我国已有一定的技术成果，例如环网技术。 ③直流故障具有自身独特的直流电压，其故障点位较难寻找。直流电系中，导致线路故障形成的原因之一是直流环网出现问题。环网故障会使直流电系统之间产生电环流，最终造成输电异常的危害，严重的情况下，很有可能导致线路出现短路或是接地故障。 3.非高压直流系统故障保护方法探析 3.1直流环网维护法 直流环网法的内涵主要指在直流系统未能并列期间，环网存有的多数电气连接。在环网运行的过程中，受倒负荷与绝缘度降低等因素的影响，极易使其出现故障，导致产生火灾、电池使用年限缩短以及空气开关失效等问题。若出现两个直流等级各不相同的系统电压，则会造成更为严重的后果。例如，异常发电现象，会引发电路短路或接地等危害。DC/DC 属于隔离型转换器，具有稳定电压的作用，在直流环网中，可确保各负荷电压始终保持平衡状态。各支流通过使用 DC/DC可完成单独供电。当负荷出现故障时，DC/DC 可保证各直流系统正常运作。面对多条直流线路同时出现问题的危急时刻，借助环网监测可检测出其问题所属的故障种类，并将故障点前后电路封锁，阻止转换器输出电流，实现故障隔离，可有效避免直流主干线与其他支干线的输电工作受到影响。 3.2短路故障保护法 依照主动保护原理，短路故障的保护应以电子器件内部的运行原理及算控法为基础，通过逻辑管控与诊断，对短路电流进行切断处理。单元隔离法将部分因故障问题流失电流进行回吸，可降低故障的破坏力，避免直流系统整体运行中断。ASP 集成器的应用，可将DC/AC 或者是 DC/DC 器中，需要被保护的各直流线路进行串联。考虑到转换器中电力 IGBT 的全控型运作特点及原理，一旦馈线电路或直流干线出现短路问题，可通过逻辑法实现对 IGBT 的控制。快速完成主动保护，使功率输出停止运行，可将短路线路与主干线、分布式发电线、负载线进行脱离，加快了主动保护的速度，增强了其可靠性，使其作用得以充分发挥。短路故障保护的主要控制开关是半导器件，其电路开关通断的控制法与其他方法不同，其故障保护总通断时长应被局限于μs 级范围内。 3.3接地故障维护法 接地保护法是指依靠快速检测，由 DC/DC 器通过将单元进行隔离，进而完成隔离接地故障的目的。在线路馈线处，便将故障限制于此，可有效阻止主干线与电源、负载间的故障传播，为主干线路与其馈线的正常运作提供保障。接地危害的监测工作，是实现直流保护的最大难题。当前，经常被使用的监测方法包括三种，分别是电阻平衡法、漏电检测法及低频交流法等。此三种方法虽然均能为故障的检测工作带来一定的效果，但是，仅能起到报警的作用，无法从根源处解决接地故障问题，防止其危害的发生。此外，漏电后，若绝缘不及

供电系统中的继电保护

供电系统中继电保护问题的研究 摘要:供电系统中装设继电保护装置是通过缩小事故的X围或预报事故的发生，来保证供电的安全和可靠性。本文主要对继电保护装置的任务、发展、组成、现状及发展方向做了介绍。 关键词:供电系统；继电保护 一、引言 随着我国国民经济的不断增长，人民生活水平不断提高，人们对电力的需求不断增大，对供电质量的要求也越来越高。为了保证供电的可靠性，在供电系统发生故障时，必须有相应的保护装置将故障部分及时从系统中切除以保证非故障部分继续工作，并发出报警信号，以便提醒工作人员检查并采取相应措施。 供电系统中继电保护的任务大致有两种：一、故障时跳闸。在供电系统出现短路故障时，作用在前方最靠近的控制保护装置迅速跳闸，切除故障部分，并提醒工作人员检查，及时消除故障。二、异常状态发出报警信号。在供电系统出现过负荷等不正常工作状态时发出报警信号，提醒工作人员注意并及时处理，以免发展成故障。 电力系统的飞速发展对继电保护提出更高的要求，而电子技术、计算机与通信技术的发展为继电保护的发展注入了新的活力，使继电保护技术出现了四个发展阶段： 20世纪50年代，我国工程技术人员掌握了国外的继电保护设备运行技术，为

我国继电保护技术发展奠定了坚实的基础。 20世纪60年代中期80年代中期是晶体管继电保护蓬勃发展和广泛采用的时代，运行于葛洲坝500kV线路上的高频保护，结束了线路保护依赖进口的时代。70年代中期，基于集成运放的集成电路保护开始研究，到80年代末，集成电路保护逐渐取代晶体管保护，到90年代初，已经处于主导地位。 从70年代末开始，我国已开始计算机继电保护的研究，所研究的成果逐渐应用于电力系统，可以说，从90年代开始我国继电保护技术进入微机保护时代。 二、供电系统中继电保护装置的组成 继电保护装置有若干个继电器组成，如图1所示，当线路上发生短路时，起动用的电流继电器KA瞬时动作，使时间继电器KT起动，KT经整定的一定时限后，接通信号继电器KS和中间断电器KM，KM触头接通断路器QF的跳闸回路，使断路器QF跳闸。

变电站直流系统保护选择的有关问题

变电站直流系统保护选择的有关问题 变电站直流电源既是开关的操作电源，也是继电保护装置的电源，电网和变电站的安全运行要求直流电源必须具有高可靠性，失去直流将可能造成继电保护和开关的拒动，造成电网大面积停电和设备的损坏，严重威胁设备和电网的安全运行。直流由所属单位分散管理，设备种类多，标准应该统一，下面就直流电源使用谈以下几个应引起注意的问题。 一、目前存在的直流断路器（直流开关）和熔断器（保险管）的配合 其配合关系应执行《电力工程直流系统设计技术规程》DL/T5044-2004条款中6.1.3的规定： 1. 熔断器装设在直流断路器上一级时，熔断器额定电流应为直流断路器额定电流的2倍及以上。这样可保证动作的选择性。 2. 直流断路器装设在熔断器上一级时，直流断路器额定电流应为熔断器额定电流的4倍及以上。即：熔断器为2A时，上一级直流断路器应为8A及以上。这样的配合主要是考虑了直流断路器动作速度相对比较快。由于下级采用熔断器，相应增加了上级开关的额定电流，所以建议最末一级应尽量采用直流断路器。 二、上下级熔断器之间、上下级自动开关之间额定电流的选择，其配合关系应按《火力发电厂、变电所二次接线设计技

术规程》DL/T5136-2001条款9.2.10、9.2.11中的规定： 9.2.10条款为：1.熔断器额定电流应按回路的最大负荷电流选择，并满足选择性的要求。干线上熔断器熔件的额定电流应较支线上的大2级——3级。 在安全评价文件中，要求上、下级熔体之间（同一系列产品）额定电流值，必须保证2——4级级差，电源端选上限，网络末端选下限。为避免蓄电池组总熔断器无选择性熔断，该熔断器和分路熔断器之间，必须保证3——4级级差，对级差的要求又有所加大，其目的主要是使上级脱扣（熔断）时间大于下级，确保上、下级直流熔断器在过负荷或直流短路时选择性。 级差是熔断器( 直流断路器)生产制造时的额定电流关系，额定电流分别为3A、6A、10A、16A、20A、25A、32A、40A 、50A、63A、80A、100A、125A等，它不是成固定倍数的关系。分支熔断器选用6A，按大2-3个级差考虑干线应选用16A或20A的熔断器。 一般每个回路继电保护配置的保险丝为3A或6A，可以根据直流电压和一次开关合闸、跳闸线圈电阻阻值很容易确定合闸、跳闸电流，那么它干线上保险丝的额定电流就很容易确定了，直流屏馈出的熔断器电流值不宜选择过大，因为它决定着上一级熔断器电流值的大小，否则无法与总保险配合，必要时必须增加直流馈出的数量，分散负荷，避免负荷

10kV系统单相接地故障分析及处理

10kV系统单相接地故障分析及处理 随着社会经济的快速发展，其中10kV系统经常发生单相接地问题，影响电力系统正常运行。电力企业得到了很大进步，文章通过分析10kV系统发生单相接地故障原因及危害，总结出10kV系统单相接地故障时的处理方法及其注意事项。 标签：单相接地故障；危害；处理；注意事项 1 概述 电力系统在进行分类时常分大电流接地系统和小电流接地系统。采用小电流接地系统有一大优点就是系统某处发生单相接地时，虽会造成该接地相对地电压降低，其他两相的相电压升高，但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统可继续运行1～2小时。10KV系统无论是在供电系统还是配电系统中都应用的比较广泛，故10KV系统是否可靠安全运行直接影响到整个电力系统能否正常运行。然而10kV系统在恶劣天气条件下发生单相接地故障的机率却很大。10kV系统若在发生单相接地故障后未得到妥善处理让电网长时间运行的话，将会致使非故障相中的设备绝缘遭受损坏，使其寿命缩短，进一步发展为事故的可能得到提高，严重影响变电设备和配电网的安全经济运行。因此，工作人员一定要熟知10kV系统发生接地故障的处理方法，一旦10kV系统发生单相接地故障必须及时准确地找到故障线路予以切除，以确保电力系统稳定安全运行。 2 10kV系统发生单相接地故障的原因及危害 导致10kV系统发生单相接地故障的原因有很多，大致可以分为以下五类主要原因： （1）设备绝缘出现问题，发生击穿接地。例如：配电变压器高压绕组单相绝缘击穿或接地、绝缘子击穿、线路上的分支熔断器绝缘击穿等。 （2）天气恶劣等自然灾害所致。例如：线路落雷、导线因风力过大，树木短接或建筑物距离过近等。 （3）输电线断线致使发生单相接地故障。例如：导线断线落地或搭在横担上、配电变压器高压引下线断线等。 （4）飞禽等外力致使发生单相接地故障。例如：鸟害、飘浮物（如塑料布、树枝等。 （5）人为操作失误致使发生单相接地故障等。 10kV系统的馈线上发生单相接地故障的危害除了使非故障两相电压升高以

直流系统接地故障的分析与处理

直流系统接地故障的分析与处理 发表时间：2019-11-28T10:07:51.430Z 来源：《云南电业》2019年6期作者：滕飞[导读] 直流系统是控制及信号系统、继电保护及自动装置的工作电源，直流系统的可靠性直接影响整个发电机组系统的安全。 滕飞 （大唐长春第二热电有限责任公司吉林长春 130031） 摘要：直流系统是控制及信号系统、继电保护及自动装置的工作电源，直流系统的可靠性直接影响整个发电机组系统的安全。通过对直流系统接地故障的原因及危害进行分析，从现场实际出发，提出了处理原则及可行的处理方法，同时就几种直流系统接地故障检测方法及存在的问题进行了分析。 关键词：直流系统接地；危害；处理方法；监测装置 直流电源作为电力系统的重要组成部分，是发电厂主要电气设备的保安电源，是一个十分庞大的多分支供电网络。它是一个独立的电源，不受发电机、厂用电以及系统运行方式改变的影响，为一些重要的常规负荷、电力系统的控制回路、信号回路、继电保护、自动装置等提供可靠稳定的不间断电源，并提供事故照明电源，同时它还为断路器的分、合闸提供操作电源。直流系统发生一点接地，不会产生短路电流，则可继续运行。但是必须及时查找接地点并尽快消除接地故障，否则当发生另一点接地时，就有可能引起信号装置、继电保护及自动装置、断路器的误动作或拒绝动作，有可能造成直流电源短路，引起熔断器熔断，或快分电源开关断开，使设备失去操作电源，引发电力系统严重故障乃至事故。 1.直流系统故障接地的原因 发电厂直流系统分布范围广、所接设备多、回路复杂，在长期运行过程中会由于环境的改变、气候的变化、电缆以及接头的老化，设备本身的问题等，使得直流系统某些元件绝缘性能降低，而不可避免的发生直流系统接地。特别在发电厂机组大小修或机组扩建过程中，由于施工及安装的种种问题，难以避免的会遗留电力系统故障的隐患，直流系统更是一个薄弱环节。投运时间越长的系统接地故障的概率越大。 1.1 人为因素 人为因素即由于工作人员疏忽所造成的接地。如在带电二次回路上工作将直流电源误碰设备外壳，此种情况多为瞬间接地；较严重的情况如在电缆沟施工将带电控制电缆损伤造成接地；再如检修人员清扫设备卫生时不慎将直流回路喷上水等。，检修人员检修质量的不过关也会留下接地隐患。如室外设备未加防雨罩、二次回路漏接线头、误将控制电缆外皮绝缘损伤等，使二次回路及设备严重污秽和受潮、接线盒进水、汽，使直流对地绝缘严重下降。此时接地信号不一定立刻发出，但具备一定外部条件如潮湿或操作设备时就可能引起直流接地。 1.2 设备因素 二次回路绝缘材料不合格、绝缘性能低，或年久失修、严重老化。或存在某些损伤缺陷、如磨伤、砸伤、压伤、扭伤或过流引起的烧伤等，可能造成直流接地现象。直流回路在运行中常常受到多种不利因素的影响，如设备传动过程中的机械振动、挤压、设备质量不良、直流系统绝缘老化等都可引起接地或成为一种接地隐患。气候因素造成接地是一种最常见的情况，如雨天或雾天可能直接造成直流接地或引发直流接地。 1.3 其他因素 小动物进入或小金属零件掉落在元件上造成直流接地故障，；某些元件有线头、未使用的螺丝、垫圈等零件，掉落在带电回路上也会造成直流系统接地。 2 直流系统接地故障的危害 直流系统接地一般包括直流系统一点接地和直流系统两点接地。 2．1直流一点接地的危害 在直流系统中，直流正、负极对地是绝缘的，在发生一极接地时由于没有构成接地电流的通路而不引起任何危害。但一极在接地情况下长期运行是不允许的，因为在同一极的另一处又发生接地时，就可能造成信号装置、继电保护或控制回路的不正确动作。直流系统发生正极接地有造成保护误动作的可能。直流负极接地与正极接地同一道理，如果回路中再有一点发生接地，就可能使跳闸或合闸回路短路，造成保护或断路器拒绝动作，使事故扩大，甚至烧毁继电器或使熔断器熔断等。 2．2直流两点接地的危害 发生一点接地后再发生另一极接地就将造成直流短路。两极两点同时接地将跳闸或合闸回路短路，不仅可能使熔断器熔断，还可能烧坏继电器的接点直流系统发生两点接地故障，便可能构成接地短路，造成继电保护、信号、自动装置误动或拒动，或造成直流保险熔断，使保护及自动装置、控制回路失去电源。在复杂的保护回路中同极两点接地，还可能将某些继电器短接，不能动作于跳闸、致使越级跳闸。直流系统接地故障，不仅对设备不利，而且对整个电力系统的安全构成威胁。 3 直流系统接地故障的处理 排除直流接地故障，首先要找到接地的位置，这就是我们常说的接地故障定位。直流接地大多数情况不是一个点，可能是多个点，真正通过一个金属点去接地的情况是比较少见的。更多的会由于空气潮湿，尘土粘贴，电缆破损，或设备某部分的绝缘降低，或外界其它不明因素所造成。大量的接地故障并不稳定，随着环境变化而变化。因此在现场查找直流接地是一个较为复杂的问题。 3.1 处理原则 查找直流系统接地故障，由两人及以上配合进行，其中一人操作（切断时间为1-2秒），一人监护并监视表计指示及信号的变化。操作前应与有关值班人员联系，准备好安全工具，如绝缘鞋、绝缘手套、相关仪器等。如一点接地时，在查找过程中，防止人为造成短路或另一点接地，导致误跳闸。如需瞬间停电，应先拉合闸电源，后拉操作、信号电源。

直流配电网的关键技术

直流配电网的关键技术 未来配电网的形态将是多个电压等级构成多层次环网状、交直流混联、具备统一规范的互联接口、基于复杂网络理论灵活自组网的架构模式。 直流配电网是未来能源互联网的基本支撑环节，以柔性直流技术为代表的中压配用电网也会是未来的发展趋势。 本期的主题为《直流配电网的关键技术》。 目前，直流配电网各项技术尚不成熟，需要进行更深入的研究。 (一)直流配电网的规划与设计 1、直流配电网接地方式：无论是单极还是双极系统，都要对直流配电网VSC 换流器直流侧的接地问题进行研究。若直流侧不接地，接地电位将因VSC的开关频率而发生振荡，影响直流传输线上的电压。因此，对于单极系统而言，直流侧多采用线路接地方式，而双极系统则采用分裂电容接地的方式。此外，交流侧的联接变压器多数采用Yo/A或YdY接线方式，以避免构成零序回路对低压直流配电网影响。 2、直流配电网电压等级的选择：直流配电网电压等级是直流配电网研究的重要内容：①直流配电网的供电距离(供电半径)；②电气绝缘和保护；③系统成本和设计。若考虑将交流配网改造为直流配网，直流电缆允许直流电压为交流额

定线电压峰值，因此可据此对直流配电网的电压等级进行初步选择，即将现有中压交流配电网线电压的峰值选择为直流配网的额定电压。 在直流配网低压侧，过大的直流电压不利于负荷接入，且会引起较为严重的安全问题，因此需将电压中点接地成为双极系统，并利用线电压对大功率负载供电，小功率负载则利用单极对地电压供电，即每个极所接入的负荷并不完全平衡。 在目前欧洲230V交流配电网平台上，采用截面积分别为1.5mm2和2.5mm2的交流导线，对326V、230V、120V、48V四种直流电压进行了研究。研究结果表明，当直流电压降低时，压降、电流和损耗快速增高，当直流电压下降至48V 时，直流电流和直流压降均超出允许值。 当前，直流配网电压等级的选择方法尚未有定论，还需进一步的探索研究。 3、直流配电网储能设备的优化布点及其容量配置：在直流配网中配置蓄电池、超级电容等储能设备，可以达到提升网络运行稳定性，抑制直流电压闪变以及提高故障穿越能力的目的。当前，超级电容响应速度快，便于测量、安全无毒，但其储存电能的容量相对较小，供电时间短；相对而言，蓄电池能量密度高、供电时间长，但是响应速度慢。然而，目前尚未有文献研究储能装置的优化布点及容量配置，相关内容还需要深入探索和验证。 (二)直流配电网的调度与控制 1、直流配网的调度方案-调度是直流配电网运行的关键，应综合考虑实际负荷曲线以及储能设备和分布式电源的类型与容量，进而具体分析直流配网的调度方案。 直流配网调度方案，低压配网中各类电源与负载的等效电路及相关控制。直流配电网正常运行时，分布式电源始终输出最大功率，网络中压侧经直流变压器提供或吸收电能，为储能设备充电。当进入孤岛运行状态时，根据实际情况控制分布式电源的输出功率，系统不足或剩余的电能由储能设备提供或吸收。 2、直流配电网的协调控制：中压直流配电网与柔性多端直流输电系统的协调控制策略相类似，即采取电压下垂控制或主从控制方式，进而对多个换流器进行协调控制。 利用负载侧换流器带有的储能单元，对换流器的等效阻抗进行调节，避免换流器负阻特性引起的稳定性问题。给出了低压直流配电网各类电源与相关设备在正常工作与故障情况下的控制策略，如超级电容、蓄电池、各类换流器、柴油发

电力系统继电保护的作用

1.1电力系统继电保护的作用 电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的。在发生短路时可能产生一下的后果： (1)通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏； (2)短路电流通过非故障元件，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命； (3)电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品的质量； (4)破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至使整个系统的瓦解。 电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态。例如，因负荷超过电气设备的额定值而引起的电流升高（一般又称过负荷），就是一种最常见的不正常运行状态。由于过负荷，使元件载流部分和绝缘材料的温度不断升高，加速绝缘的老化和损坏，就可能发展成故障。此外，系统中出现功率缺额而引起的频率降低，发电机突然甩负荷而产生的过电压，以及电力系统发生震荡等，都属于不正常运行状态。 故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。事故，就是指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备损坏。 系统故障的发生，除了由于自然条件的因素（如遭受雪击等）以外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误，检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可以大大减少事故发生的机率，把事故消灭在发生之前。 在电力系统中，除应采取各项积极措施消除或减少发生故障的可能性以外，故障一旦发生，必须迅速而有选择性地切除故障元件，这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一。切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒，实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求。这种保护装置直到目前为止，大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构成的，故称为继电保护装置。在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以后，虽然继电器已被电子元件或计算机所代替，但仍沿用此名称。在电业部门常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统。继电保护装置一词则指各种具体的装置。 继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作与断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。它的基本任务是： (1)自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行； (2)反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（例如有无经常值班人员），而动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免不必要的动作和由于干扰而引起的误动作。

地铁直流v供电系统保护

摘要：本文以直流1500V双边供电的牵引变电所为例，介绍了地铁直流牵引变电所内各开关柜的保护配置，并详细阐述了主要保护的原理，如大电流脱扣保护、电流上升率保护、定时限过流保护、低电压保护、双边联跳保护、接触网热过负荷保护、框架保护等。最后，对于目前的保护原理中存在的不足之处，本文也做了分析，如多辆列车短时间内相继启动可能会造成保护误动，小电流（尤其是有电弧的情况）短路故障与正常运行电流的区分，以及框架保护的选择性问题。 关键词：地铁直流保护 0 引言 在我国，地铁是城市公共交通的重点发展方向，设备国产化又是发展的主要原则。在地铁直流供电继电保护领域内，国产保护设备还处于起步阶段，目前，国内主要城市的地铁直流保护设备均来自国外，例如广州地铁二号线选用的是德国Siemens公司的DPU96，武汉轻轨选用的是瑞士sechron公司的SEPCOS。通过对部分国外产品的研究，笔者认为，直流保护设备的原理并不是十分复杂，功能实现在理论上也没有任何障碍，希望通过本文的抛砖引玉，在将来的不久，能够看到国产的直流保护设备在我国甚至国际市场成为主流。 1 一次系统简介 图1显示了一个典型的牵引变电所的电气主接线图，该所将主变电所来的交流高电压（典型值：33kV）经整流机组（包括变压器及整流器）降压、整流为直流1500V，再经直流开关柜向接触网供电。我国上海和广州地铁的直流牵引供电系统均是如此，北京地铁采用的是第三轨受流器（上海和广州地铁则是架空接触网），其馈电电压为750V。由于750V 馈电电压供电距离短、杂散电流大，现在多采用1500V。图2显示的是采用双边供电的上

行接触网的分区段示意图（下行亦相同），一个供电区由相邻的2个牵引变电所同时供电，这种双边供电的方式提高了供电的可靠性，同时分区段的方式使故障被隔离在某个区段以内，而不致影响其它供电区段，因而被广泛采用。本文中所讨论的保护原理均基于1500V 架空接触网双边供电方式。 图1 典型牵引变电所电气主接线参考图 图2 双边供电接触网分区段示意图

高压线路单相接地故障分析

高压线路单相接地故障分析 一、高压线路接地故障的确定 1、接到值班调度员关于高压线路接地通知时，要询问清楚是哪条线路哪相接地，各相接地电压数值是多少，变化情况如何（数值是不断变化还是比较稳定），以便于对接地情况进一步分析。 2、排除变电所（发电厂）绝缘监视装置本身故障。 如果是一相对地电压为零值，另两相对地电压正常，这可能是绝缘监视装置本身故障引起。如果是一相对地电压为零或很低，另两相电压升高，或一相对地电压升高，另两相对地电压降低，这都表明是高压线路接地或一相断相。 3、排除高压用户内部高压接地故障。 ⑴向高压用户说明接地线路名称，接地相名称，责成高压用户对高压设备进行详细巡察，以查明是否有接地故障。 ⑵电缆进户的高压用户可用钳型电流表测全电缆电流。如等于零值或接近零值，则此高压用户无接地可能，如测电缆三相电流之和接近高压系统接地电流，则说明接地故障点在该用户内部。 ⑶对负荷性质不甚重要又极为可疑用户，可要求其暂停电1分钟（核准时间），用验电器检验开关电源三相电压，就可以确定该用户内部是否有接地故障。 ⑷要将高压线路缺相与接地故障很好区别。 高压线路上的跌落式熔断器熔断一相或高压发生断线，被断开的线路又较长，绝缘监视装置中的三相对地电压表也会发生指示数值不平衡，且类似接地情况。 如果三相对地电压表指示数值虽然不平衡，但又无明显的接地特征时，应当设法与该线路末端用户联系，如果用户三相电压正常，说明没发生高压断相而是接地所引起。 二、高压线路接地状态分析 1、一相对地电压接近零值，另两相对地电压升高3倍，这是金属性直接接地。 ⑴如果在雷雨时发生，可能是绝缘子被击穿，避雷器因受潮绝缘被击穿，或导线被击断电源侧落在比较潮湿的地面上引起的。 ⑵如果在有风天发生此类接地，可能是金属物被刮到高压带电体上；也可能是仍在高压设备上的金属物被风刮成接地；也有可能是避雷器、变压器，跌落式熔断器引线被刮断形成稳定性接地。 ⑶如果是在良好的天气里发生，可能是外力破坏扔金属物或吊车等撞断一相高压线落在接地较良好的物件上，也有可能是高压电缆击穿接地。 2、一相对地电压降低，但不是零值，另两相对地电压升高，但没升高到3倍。这是属于非金 属性接地特征。有以下几种可能： ⑴如果在雷雨天发生，可能是一相导线被击断电源侧落在不太潮湿的地面上；如伴有大风，也有可能是比较潮湿的树枝搭在导线与横担之间形成接地。 ⑵配变变压器高压绕组烧断后碰到外壳上或内层严重烧损主绝缘击穿而接地。 3、一相对地电压升高，另两相对地电压降低，这是非金属性接地和高压断相特征。 ⑴高压断一相但电源侧没落地，负荷侧导线落在潮湿的地面上，没断线的两相通过负载与已接地导线相连，构成非金属性直接接地。没断相对地电压降低，断线相对地电压反而升高。 ⑵高压断线没落地或落在导电性能不好的物体上，或者装在线路上的高压熔断器熔断一相。假如被断开线路较长，造成三相对地电容电流不平衡，促使三相对地电压也不平衡，断线相对地电容电流变小，对地电压相对升高，其它两相相对较低。

配电网单相接地故障原因分析

配电网单相接地故障原因分析 发表时间：2018-08-17T13:40:38.403Z 来源：《河南电力》2018年4期作者：赵明露 [导读] 当故障发生时，应该灵活运用技术进行分析处理，更好更稳定地管理好电网。 （新疆光源电力勘察设计院有限责任公司新疆乌鲁木齐 830000） 摘要：配电网在电网中使用广泛，其运行的可靠性和安全性对促进社会的发展和提高人民的生活质量有着很大的作用。但是配电网也常出现单相接地故障，对社会经济发展和人民生活质量造成很大的影响。因此本文主要对配电网单相接地故障及处理进行探析，重点分析配电网单相接地故障原因及对电网的影响，同时也提出针对故障处理的一些措施及方法。通过对配电网单相接地故障定位及应用实例的探析指出，当故障发生时，应该灵活运用技术进行分析处理，更好更稳定地管理好电网。 关键词：配电网；单相接地故障；原因分析 导言 针对小电流接地系统过电压等弊端，特别是故障线路选择、故障点定位、测距的困难性，有专家建议我国配电网改用小电阻接地方式。但这样不仅要花费巨额的设备改造费，还丧失了小电流接地系统供电可靠性高的优点。随着社会的发展，对供电质量的要求越来越高，小电流接地方式无疑具有独特的优点。如果能够解决小电流接地故障的可靠检测问题，及时发现接地故障线路，找到故障点，并采取相应的处理措施，减少甚至避免接地故障带来的不良影响，小电流接地方式将是一种理想的模式。因此，研究中低压配电网的单相接地故障特征很有必要。 1配电网单项接地故障的影响 1.1线路影响 配电网发生单项接地故障时，故障点的位置会出现弧光接地，在附近的线路中形成谐振过电压，与正常配电网运行时相比，过电压要高出几倍，超出线路的承载范围，直接烧毁线路，或者是击穿绝缘子引起短路。单项接地故障对配电网线路的影响是直接性的，线路多次处于电压升高的状态，就会加速绝缘老化，配电网线路运行期间，有可能发生短路、断电的情况。 1.2设备影响 单项接地故障产生零序电流，容易在变电设备周围形成零序电压，不仅增加设备内的励磁电流，也会引起过电压的现象，导致设备面临着被烧毁的危害。例如：某室外配电网发生单项接地故障后，击穿变电设备的绝缘子，此时单项接地故障对变电设备的影响较大，导致该地区停电一天，引起了较大的经济损失，更是增加了设备维护的压力。 1.3人为因素造成单相接地故障 由于部分线路沿公路侧架设，道路车流量大，部分驾驶员违章驾驶，造成车辆撞倒、撞断杆塔的事件时有发生。城市转型升级建设步伐加快，伴随着三旧改造，大量的市政施工及基建项目不断涌现，基面开挖伤及地下敷设的电缆，施工机械碰触线路带电部位。因为不法分子这些贪图私利的窃盗行为引发电网故障，造成大规模大范围停电，给社会发展和人们生活带来了极大的影响。 2配电网系统单相接地故障的检测技术应用分析 在对单相接地故障进行检测过程中，传统的故障检测方法因为自身的局限性比较多，因此，需要全新的检测技术开展故障检测。本次研究过程中主要提出了S型注入法和TY型小电流接地系统单性接地选线和定位装置在配电网单项接地故障检测中的应用。 在实际故障检测过程中，首先将处于运行状态下的TV向接地线中注入相应的信号，并通过信号追踪和定位原理直接检查到故障点。设备和技术在实际应用过程中，该装置的原理和传统的故障检测方法存在很大的区别，在具备选线功能的前提下，还应该具备故障定位功能，这项技术在单相接地故障中有着广泛的应用前景。从这种故障诊断装置的组成分析，主要包括了主机、信号电流检测器等几个部分。在检测过程中，主机在信号发出之后，利用TV二次端子接入到故障线路中，从而通过自身的接地点达到回流的目的，主机内部要安装好信号检测器，当配电网系统中出现了接地故障之后，主机中的信号检测器就会自动启动，并向着故障相中输入特殊的故障信号，此时工作人员可以根据这个信号判断出故障点在哪一个位置上。如果配电网系统中某一个线路存在单相接地故障，变电站母线TV二次开口三角绕组输出电压将装置启动，这时装置就会对存在单相接地故障故障点进行自动判断，同时，在与之相对应的TB二次端口中注入220Hz的特殊信号，并利用TV将其转变转化后体现在整个配电网系统中。故障相和大地形成一个完成的回路，并使用无线检测设备对这种信号进行跟踪检测，从而就能实现对故障位置的精确定位。 3处理方法 3.1精准快速查找出故障区间 当发生单相接地故障后，工作人员第一时间要做的是精准快速查找出故障区间，以便后面故障处理行动的开展。因此，如何能精准快速查找出成了重要的问题。针对传统方法很难精准快速查找出故障区间的问题，本文提出的是一种小电流接地系统单相接地故障定位的方法。在供电线路干线和分支线路的出口处均布置零序电流测点，编号各个测点，测量数据。当某条出线线路发生单相接地时，故障相线对地的电压将降低，若是金属性的完全接地甚至能降为0kV，非故障相线对地电压将升高，若是金属性的完全接地甚至能升为线电压。此时利用小电流接地系统单相接地时所产生的零序电流，能准确判断出发生故障的线路及故障区间。利用测点确定故障支路，为后面故障处理工作提供依据。 3.2做好管理层面的预防工作 3.2.1在日常做好线路检修和巡视工作，采用定期和不定期的巡视方式，及时排出线路中可能存在的隐患，尤其是要注意高大建筑物、树木和线路之间的安全距离，做好绝缘子加固、更换工作，保证线路达到标准化程度，做好防雷击保护工作。 3.2.2在不同的运行环境应该采用合适的运行和维修措施，尤其是在容易受到污染的区域，要保证绝缘设备的绝缘能力，提高绝缘子的抗电压水平，这样才能更好地促进整个电网绝缘性能的提升。 3.3严谨快速抢修 当工作人员找出精准故障区间后，在天气晴朗条件允许的情况下，供电部门应及时派出有经验的工作人员快速到达故障地进行抢修。

变电站直流系统接地故障分析及对策

变电站直流系统接地故障分析及对策 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-

变电站直流系统接地故障分析及对策1．引言 直流电源作为电力系统的重要组成部分，为一些重要常规负荷、继电保护及自动装置、远动通讯装置提供不间断供电电源，并提供事故照明电源。直流系统发生一点接地，不会产生短路电流，则可继续运行。但是必须及时查找接地点并尽快消除接地故障，否则当发生另一点接地时，就有可能引起信号装置、继电保护及自动装置、断路器的误动作或拒绝动作，有可能造成直流电源短路，引起熔断器熔断，或快分电源开关断开，使设备失去操作电源，引发电力系统严重故障乃至事故。因此，不允许直流系统在一点接地情况下长时间运行，必须加强在线监测，迅速查找并排除接地故障，杜绝因直流系统接地而引起的电力系统故障。 2．造成变电站直流系统接地的几种原因 （1）雷雨季节，室外端子箱或机构箱内潮湿积水导致直流二次回路中的正电源或负电源对地绝缘电阻下降，严重者可能到零，从而形成接地。

（2）部分型号手车开关的可动部分与固定部分的连接插头或插座缺少可靠的绝缘隔离措施，手车来回移动导致其中导线破损，从而使直流回路与开关金属部分相接触，从而导致接地。 （3）部分直流系统已运行多年，二次设备绝缘老化、破损，极易出现接地现象。 （4）因施工工艺不严格，造成直流回路出现裸线、线头接触柜体等，引起接地。 3．查找接地故障的基本原则和方法 （1）一般处理原则：根据现场运行方式、操作情况、气候影响来判断可能接地的地点，按照先室外后室内，先合闸后控制，由总电源到分路电源，逐步缩小范围的原则，采取拉路寻找、处理的方法。应注意：切断各专用直流回路的时间不要过长（一般不超过3秒钟），不论回路接地与否均应合上。 （2）具体处理方法：首先，了解现场直流电源系统构成情况，通过直流系统绝缘监测装置或接地试验按钮初步判断是直流正极接地还是负极接地（以下假设绝缘监测可靠，并假设正接地）。然后，瞬时切除所有合闸电源开关，如接地信号消失，说明接地点在合闸回路，应对站内

基于行波法的交直流配电线路故障定位方法综述 孙永健

基于行波法的交直流配电线路故障定位方法综述孙永健 发表时间：2018-06-19T10:20:40.563Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：孙永健陈羽韩玘桓 [导读] 摘要：随着电力电子技术的不断发展，分布式电源大量接入，直流配电线路相较于交流配电线路效率高，交直流配电网的发展得到了重视。 (山东理工大学电气工程学院山东省淄博市 255049) 摘要：随着电力电子技术的不断发展，分布式电源大量接入，直流配电线路相较于交流配电线路效率高，交直流配电网的发展得到了重视。交直流配电网发生线路故障时，可靠、精确的故障测距方法对于保障配电系统的稳定运行具有重要意义。 关键词：直流配电网直流线路故障定位故障初始行波 0 引言 随着科学技术的不断进步，电力电子技术的不断发展，以太阳能、风能为主的新能源的普及利用，直流负荷的涌现，直流配电线路给直流负荷供电时比交流配电线路效率高，直流配电网已成为国内外研究发展的热点课题。直流配电网较交流配电网相比有以下优点：（1）供电容量大、线路损耗小；（2）供电效率高、供电稳定性好、电能质量好；（3）便于直流电源及直流负载的接入。环状直流配电网供电可靠性更高，发展前景广阔[1]。 行波法故障定位受故障距离、过渡电阻及系统运行方式小，测距精确，是输电系统最主要的故障测距方法。 1 交流配电线路定位方法 行波测距是通过测量线路发生故障时的特征电气量来实现的。对暂态电气量进行分析时，考虑到基波电压和电流波长的大小，网络大小不可做理想化处理，因此，需要对线路进行分部参数处理并在实际计算中考虑电磁波在传播过程中的速度和时间，此种在分布参数系统中的具有固定传播速度的电磁波被称为行波。行波测距法起源与19世纪60年代，如今也是非常实用的测距方法，主要利用线路故障时产生的暂态电气量—行波进行测距，一直以来，许多的研究着利用电压或电流行波的传播特点，提出了许多具有实际应用价值的观点。 行波测距法主要分为两种：一种是在故障点处产生的行波经线路传播到线路母线的时间与故障点处产生的行波经对侧母线反射到本侧母线或故障点自身反射到本册母线的时间之差进行测距，这种方法称为单端行波测距法，A性行波测距法便是利用单端行波测距法的基本原理实现的；另一按照故障点出行波达到两端母线监测点的时间差进行测距，这种方法被称为双端测距法。该方法的实现的关键是两端行波同步到达母线的测点的时间差，需要专用的同步时钟进行及时。虽然双端行波测距法会增大投资成本，但其只需要检测故障行波的第一个波头，受线路运行方式、过渡电阻以及分部电容等参数的影响较小，其测距结果更加准确。 2 直流配电线路定位方法 由于行波法测距精度高、响应速度快，并且受过渡电阻、线路阻抗、故障距离及系统运行方式影响较小，因此行波法是现如今直流系统中最主要的故障测距方法。 行波测距通过测量故障点行波波头到达母线监测点的时间实现测距，测量准确度高；具体实现又可分为单端行波法[2-5]和双端行波法[6-7]。单端行波法只需要测量故障行波波头达到其中一侧母线监测点的时间即可，不需要进行通讯，实现方式简单，精度较好，但可靠度取决于能否准确捕获故障点行波反射波和透射波。双端行波法是根据故障点行波到达两端母线监测点的时间之差确定距离的，测量准确度和可靠性更高，但对于数据采样的准确性要求更高。行波测距法能够可靠工作较为关键的环节便是波头的识别和捕获。一个很简单的方法便是导数法，即对故障行波进行一阶求导，得到导数的极大值便可得到波头。上世纪末，小波变换是应用很广泛的故障行波波头捕获方法，因其具有良好的时频局部化特征。文献[6-7]提出了基于双端行波法，并使用小波变换的模的极大值检测故障行波信号的奇异性，由此得到行波波头，从而实现故障的精准定位。随着软件和硬件水平的不断提高，不断有新的检测和数学分析方法被引入到故障测距中来。文献[8-10]应用数学形态学多分辨形态梯度理论和小波变换原理来检测波头。文献[13]将波形图映射为红率彩色模式图，将颜色变化点定为波头点。 行波测距另一重要影响因素便是行波速度，行波速度与线路参数和行波频率有很大关系，行波波速并不是恒定不变的。而在实际计算中，往往不会考虑波速变化对测距所产生的影响，因此，最终测距结果又是会超出所允许的误差范围。所以，故障行波的选取要考虑合适的行波速度，将波速对测距的影响降到最低。文献[5]总结故障波头之间的时间差，并列写了测距方程，从未消除了波速对测距的影响。 研究者们也对其他测距方法进行了探索，主要寻找故障行波变化特点与故障距离的关系，这样便可以不再对故障行波的波头进行检测，可以提高可靠性，但在具体实施过程中还有很多问题，目前该研究还在理论探索阶段。文献[3]提出利用发生故障时的电流频率来测定故障距离，测距精度有所提高，实现了无需检测故障波头的要求，但对于故障电流频率的检测和分析却面临着其他一系列问题。文献[11]提出故障行波中的高频分量衰减与故障距离的关系实现故障测距的构思，能够实现精确测距。但高频分量衰减速度受其衰减常数的。文献[12]利人工神经网络算法对文献[11]的算法进行矫正，利用其非线性拟合能力能够准确计算出行波衰减常数，满足了行波测距高可靠性要求。 3 结语 总而言之，随着行波测距系统运行经验的积累和不断完善，行波测距已成为一种主要的输电线路故障精确定位方法。 由于交直流配电网接线方式的特殊性，行波测距用于交直流配电网还有一些特殊的问题需要解决。目前，交直流配电网行波测距的研究主要还是停留在理论探讨与试验阶段，还没有获得实际的应用。 参考文献: [1] 宋强，赵彪，刘文华，等．智能直流配电网研究综述[J]．中国电机工程学报，2013，33(25):9-19． [2] 张帆，潘贞存，马琳琳，等．基于模量行波传输时间差的线路接地故障测距与保护［J］．中国电机工程学报，2009,29，（10）：78-83. [3] 宋国兵，李德坤，斬东時，等．利用近波电压分布特征的柔性直流输电线路单端故障定位［J］．电为系统自动化，2013,37（15）：83-88. [4] 李德坤，宋国兵，高淑萍，等．VSC-HVDC输电线路单端行波自动化故障定位方法研究［J］．电网技术，．2013,37（4）：1128-1133. [5] 杨立紅，杨明玉．与波速无关的柔性直流输电线路单端行波故障测距算法[J]可电力科学与工程，2013,29（6）：12-16+22.