直流配电网故障分析和继电保护综述

直流配电网故障分析和继电保护综述

发表时间：2018-10-17T10:11:26.407Z 来源：《电力设备》2018年第19期作者：刘玲

[导读] 摘要：直流配电网是未来城市配电网的重要组成部分，文章对目前国内外学者关于直流配电网方面的研究工作进行了综述。

（国网太原供电公司山西太原 030010）

摘要：直流配电网是未来城市配电网的重要组成部分，文章对目前国内外学者关于直流配电网方面的研究工作进行了综述。首先分析了基于两电平VSC换流器和基于模块化多电平换流器的直流系统的故障特征，将故障过程划分为多个阶段，通过理论分析得到了各阶段的故障电流解析表达式。其次介绍了各种适用于直流配电网的故障检测和定位原理，主要包括电压/电流保护、边界保护、纵联保护、分区保护、“握手法”等。然后，通过对比采用交流断路器、利用换流器自清除能力和采用直流断路器的3种故障隔离方案，对直流配电网的故障隔离策略进行了分析。最后从接地方式、保护与控制一体化、故障电流限制等方面，对配电网故障分析与处理的研究提出了建议。

关键词：直流配电网；故障分析；继电保护综述

引言

配电网中的故障恢复问题，是指配电网故障发生以后，经过故障定位和隔离，将故障排除，然后采用一系列的故障恢复策略，对配电网的联络开关及分段开关进行操作，将失电负荷转移到其他馈线或其他供电区域进行供电，快速有效的寻找到非故障区断的最佳恢复供电路径，完成配电网故障恢复的任务。配电网故障恢复是一个多目标、多维数、多约束、多时段非线性的组态优化问题，是配电网故障自愈中的重要一环。传统的交流配电网故障恢复问题是在系统允许的操作条件及电气约束下，利用网络重构将停电区域的失电负荷转供到正常供电线路上，恢复非故障区段的供电。实际上，配电网调度员不仅需要快速有效的恢复供电，而且需要考虑开关操作寿命及有限的人力资源，要求开关操作次数尽量少。

目前国内外对故障恢复策略的研究主要针对交流配电网以及含有分布式电源的交流配电网，对含有直流配电线路的故障恢复研究还很少。因此，本文提出含有直流配电线路的配电网故障恢复方法。

1概述

柔性直流输电技术凭借其在传输容量、线损、可靠性以及有功和无功的独立灵活控制等方面的巨大优势，已经广泛应用于远距离大容量输电领域［1］。而在电压等级较低的中低压配电网领域，直流配电技术虽然也具有可靠性高、线损小、便于光伏等分布式新能源接入等优点，但应用才刚刚起步，目前还仅应用于一些大规模工业园区、船舶供电、轨道交通等领域。随着电力电子技术、储能技术、分布式电源的发展，未来直流配电技术有望广泛应用于城市供电系统，直流配电网是未来城市配电网的重要发展趋势。虽然柔性直流配电技术相较于传统的交流配电技术拥有众多优势，但其目前还处在发展阶段，依然面临着许多问题。柔性直流配电技术目前的发展瓶颈主要包括以下3点：①直流潮流控制技术；②直流变压技术；③直流故障检测、识别和隔离技术。其中直流故障快速检测、可靠隔离对保证柔性直流配电网的安全可靠运行具有重要意义，也是本文关注的重点。目前国内外学者关于直流系统故障检测识别和隔离技术的研究主要可以分为以下3个方面：1）直流配电网故障特性分析。直流配电网故障暂态特性分析是故障检测、定位和隔离的基础，也是直流配电网故障检测、识别、隔离技术的研究难点。直流配电网故障暂态特性受到较多因素的影响，主要包括换流器类型、系统结构以及系统控制策略。故障暂态过程往往是多种因素共同作用下的一个复杂的暂态非线性过程，传统的基于工频电气量的故障特性分析方法显然不再适用于直流配电网。目前，关于直流配电网故障特性分析方面的研究多采用理论研究与仿真实验相结合的方法，将故障暂态过程分为不同的发展阶段，通过简化等效故障放电回路，求解不同阶段所对应故障电流的解析表达式来对故障暂态过程进行描述。2）直流配电网故障检测与定位。直流配电网故障检测与定位是直流配电网继电保护的核心。直流配电系统不同于交流配电系统，其具有“低阻尼”特性，直流故障发生后，故障电流非常大，故障发展过程极快，通常在几个毫秒内就能危及整个直流配电网的安全，因此，要求直流配电网的故障检测与定位策略能够在几毫秒内快速定位故障线路。传统的交流配电网的故障保护方法显然不适用于直流配电网的保护。如何处理好快速性与可靠性之间的矛盾是直流配电网故障检测与定位需要解决的问题。目前，该领域的研究主要集中于动作速度快的保护新原理的开发。3）直流配电网故障隔离方法。直流配电网故障隔离技术是直流配电网继电保护的重要组成部分。未来直流配电网的发展趋势是“直流成网”，因此如何快速、准确地将故障隔离在尽可能小的范围内是故障隔离技术需要解决的问题。

2直流配电网故障隔离方法

直流配电网故障隔离技术是直流配电网继电保护的重要组成部分。不同于交流配电网，直流配电网故障电流没有过零点，不能沿用交流系统故障隔离的方法，目前国内外已有的关于直流配电网故障隔离方面的研究主要分为3个思路：思路1，利用交流断路器清除故障电流，再由直流隔离开关隔离故障；思路2，通过改变换流器拓扑结构，实现故障电流的自清除，再由直流隔离开关切除故障线路；思路3，直接利用具有直流开断能力的直流断路器切除故障。

2.1交流断路器加直流隔离开关隔离故障

利用交流断路器加直流隔离开关隔离故障是目前工程实际中最常用的直流故障隔离方法。该方法的动作原理如下：当直流系统发生故障时，保护装置向所有的交流断路器发出跳闸信号，阻止交流系统向直流系统供电，失去供电的直流系统故障电流会逐渐衰减到零，等到直流故障电流衰减到零之后，再由直流隔离开关切除故障线路。该方法虽然简单经济，但动作时间长，且会导致全系统断电，无法达到未来直流配电网对故障隔离速度和可靠性的要求。因此该方法只是在直流配电网故障隔离早期研究阶段提出的权宜之计，现阶段的研究中鲜有涉及。通过闭锁换流站，断开所有交流侧断路器清除直流故障电流，再跳开预跳闸开关，切除故障线路，紧接着解闭锁换流站，根据线路带电信息重合误跳闸的直流开关，最后进行交流侧断路器重合闸，恢复整个系统的供电。

2.2换流器自清除加直流隔离开关隔离故障

具有故障自清除能力的换流器拓扑结构的研究是近年来的直流配电网领域的一大研究热点。其中最具代表性的拓扑结构包括：全桥子模块多电平换流器、箝位双子模块换流器、串联双子模块换流器、二极管箝位子模块等。

2.3直流断路器隔离故障

基于直流断路器的故障隔离方案是最能够适应未来直流配电网发展趋势的故障隔离方案，它能够有选择性地将故障隔离在最小范围内，保证非故障区域的正常供电，可以大大提高直流配电网的供电可靠性，是最理想的故障隔离方案。但受制于直流断路器的制造技术和昂贵的造价，目前基于直流断路器的故障隔离方案还处在理论研究阶段，尚未投入大规模的工程应用。目前直流断路器可以分为3种类型：

配电网故障分析论文

摘要 配电网是我国电力系统重要组成部分，它的安全稳定运行对整个电力系统的安全稳定起着重要的作用。在我国，电力系统中性点的接地方式对于电网的运行至关重要。目前主要的接地方式有中性点不接地、中性点直接接地、中性点经电阻接地、中性点经消弧线圈接地。我国中、低压配电网中性点大多数采用小电流接地方式,即中性点不接地、经高电阻接地或者经消弧线圈接地。由于城市电力系统的不断发展，电力电缆被广泛的使用，所分布电容也随着增大，从而导致了接地的电容电流大大的超过了运行规程规定，因此为了能瞬时自行熄灭接地电弧，采用了中性点经消弧线圈接地的运行方式，就是我们所常说的谐振接地。当在中性点不接地系统中，发生单相接地故障后，由于故障电流的比较小，系统还能正常运行一段时间，不会对用户供电造成影响。尽管如此，但假如长时间运行，要是则会引起其它更严重的系统故障，破坏整个系统安全运行。所以，要及时找到故障的线路并且切除故障。单相接地故障时，由于故障电流小，尤其在中性点的经消弧线圈接地运行方式中，因为电感电流的补偿作用，使故障电流就更小了，这会给准确的故障选线带来了困难。 目前在我国内已经提出了好多选线方法，不过每种方法都有其适用范围。本课题先简单讲解了各种选线方法所存在的问题和基本原理，接着介绍配电网的中性点的各种主要的接地方式和短路故障类型，主要分析了中性点的不接地系统及中性点的经消弧线圈接地系统在单相接地故障发生时的电气特征量，作为本课题的选线判据理论基础。 广域测量技术是近年来电力系统前沿技术中最活跃的领域之一。该技术是基于同步相量测量技术,在现代高速的通信网络的支持下,对地域广阔的电力系统 运行状态进行监测和分析,为电力系统实时控制和运行服务的系统。广域测量系统对电力系统控制、保护、规划、分析等领域也有着深远的影响。从保护角度出发，还与放射性配电网的自身结构特征结合，来提出了一种基于广域信息的配电网接地故障选线。这种方法是从电力系统的最基本网络方程来出发，利用放射性配电网特征结构信息的矩阵和广域信息完成了对故障线路的判断。跟以往的方法比较，这方法不是利用故障的电流，而是利用通过广域信息来完成故障判断。这方法不仅能够判断线路是否发生对称故障，还能判断线路是否发生也不对称故障，比如：单相短路的接地故障。这方法有明确的物理概念还能判断出本线路末端的故障以及下一条线路出口处的故障。文中利用了33 节点的系统来验证了方法 的有效性。 在配电网中,单相接地故障率最高,尽快选出故障线路,对系统的正常运行具

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。

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

配电网故障定位现状及方法综述

配电网故障定位现状及方法综述 发表时间：2019-12-06T17:15:09.787Z 来源：《科技新时代》2019年10期作者：李家成何沁鸿 [导读] 配电网故障定位可大幅度减少故障排查的工作强度，从长远角度看，能有效提高配电网供电稳定性。 （国网湖北省电力有限公司钟祥市供电公司湖北钟祥 431900） 摘要：随着人们对配电网供电安全稳定性的不断提升，尽早发现配电网故障点就显得越来越重要。而电力系统配电网的故障精准定位问题一直没有得到很好地解决，对该问题的研究能够减少经济损失，保障人们的正常生活。因此，本文分析了现阶段常用的故障定位方法的优点和缺点以及各自的适用范围。 关键词：故障定位；优缺点；适用范围 引言：近年来，我国电网规模的不断扩大，配电网的线路结构也日益复杂，人们的生活越来越离不开电能的同时，用户对供电安全稳定的要求也不断提高。要提高供电稳定性首先要尽可能减少故障的发生情况；另一方面，在故障发生后要能迅速解决故障并重新供电。配电网故障定位可大幅度减少故障排查的工作强度，从长远角度看，能有效提高配电网供电稳定性。 常用的配电网故障定位方法及其优缺点 当前配电网故障定位方法主要有阻抗法、故障行波法、故障指示器法等。 1.阻抗法 阻抗法是根据发生故障的时间点所测得的对应电压和电流得出故障回路阻抗的方法，又因理想条件下，回路阻抗与距离大致呈正相关，由阻抗数值可定位故障发生点。阻抗法原理十分简单，但配电网线路很复杂，且受负荷影响较大。因此，故阻抗法不能直接的用于测距计算，在实际应用中常常用作估计大致故障点。 2.行波法 行波法一般可分为单端法、双端法。 （1）单端行波法 单端行波法是利用故障产生的暂态行波进行单端定位的方法。在线路发生故障时，故障点产生的暂态行波在故障点与母线之间来回反复，根据行波在测量点与故障点之间往返一次的时间和行波的波速即可求得故障点的距离。 单端行波法计算公式如下所示： l=（t1-t0）v/2 式中l为故障距离；L为线路全长；t0、t1分别为故障波头和反射波到达计算端母线的时间点；t2为另一边母线的反射波到达的时间点；v为行波的速度。该方法原理同样简单，但在实际工程中，由于故障点反射波、母线反射波难以识别，因此，单端行波法一般用作双端行波法的补充。 （2）双端行波法 双端行波法是利用在线路产生故障时，初始行波向线路两端的两个测量点发射到达的时间差计算故障点到两边分别的距离。计算公式如下： l1=L（t2-t1）v/2l2=L（t1-t2）v/2 式中：l1、l2分别为故障点到两端的距离；t1、t2分别为行波各自到达线路两端的时间，L为线路全长。双端行波测距由于是利用第一个行波波头，而不是故障点反射波、母线反射波，较易识别。因此，在实际应用中主要采用双端行波法测故障点的距离。（3）多端行波法 在双端行波故障定位原理的基础上，进一步提出了多端行波定位法。在现有的研究中，该方法主要有2种具体做法：一是将多个检测点处所采集的故障行波信息进行融合，以确定具体的线路分支在某一采集装置出现故障的时间，可以准确判断到故障分支，并且比较准确。但是在精准的同时该做法需对目标线路区段进行逐一排查，涉及过程复杂，消耗成本高，不能快速排查配电网故障。另一种是利用最先采集到故障行波信息的3个采集装置进行故障定位，然后将分支点位置同定位结果相比较，从而将伪故障点去除，该做法计算较小，实用性和快速性较高。但是，多端定位算法需要将行波采集装置安装在配电网每一个末端，因此在对复杂多分支的配电网进行故障定位时，需要巨额的投资和维护费用。 3.故障指示器法 整体而言，故障指示器在技术上已经较为成熟，结构简单，在国内电力系统已经获得广泛应用，便于大规模的推广应用。不过需要指出的是，与FTU类似，故障指示器的定位精度与配置密度相关，若为保证定位的精度，需要沿线逐点布设故障指示器，构建故障定位系统的成本仍然较高，因此，故障指示器适合于城市电网，不适合于长距离的农村电网故障定位。从实际运行经验看，故障指示器用于短路时定位效果较好，但用于单相接地故障时效果尚不理想。 4.结语: 本文介绍了国内外实际应用中常用的的配电网故障定位技术，有上述不难看出，不同的定位技术都有各自的优缺点及适用范围，为了缩短故障定位时间和容错性，可以尝试将多种算法共同运用到配电网故障定位中，作为检验。实际应用中应结合当地配电网的结构和已有条件综合多项指标选择最契合的定位方案。 参考文献： [1]刘健,毕鹏翔,杨文宇等.配电网理论及应用[M].北京:中国水利水电出版社,2007. [2]万家震，钱丹丹，金莉.配电网中重合器预分段器、熔断器的合理配置[J].吉林电力，2001（3）：28～32 [3]孙波,孙同景,薛永端,等.基于暂态信息的小电流接地故障区段定位[J].电力系统自动化,2008,32(3):52-55. [4]卢继平,黎颖,李健,等.行波法与阻抗法结合的综合单端故障测距新方法[J].电力系统自动化,2007,31(23):65-69. [5]杜红卫,孙雅明,刘弘靖等.基于遗传算法的配电网故障定位和隔离[J].电网技术,2000,24(5):52-55.

配电网常见故障分析及相应措施

编号：SM-ZD-32163 配电网常见故障分析及相 应措施 Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly. 编制：____________________ 审核：____________________ 批准：____________________ 本文档下载后可任意修改

配电网常见故障分析及相应措施 简介：该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划，达成上下级或不同的人员 之间形成统一的行动方针，明确执行目标，工作内容，执行方式，执行进度，从而使整 体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅 读内容。 农用配电网负荷分散、线路长、设备数量多、运行维护条件差、保护措施少。在运行中不仅要承受机械和电气负荷，还要经受风、霜、雨、雪等各种因素的侵扰，因而故障机率较大。除不可抗拒的自然灾害造成的事故外，通常发生的故障有： 1、导线接头电阻较大，运行时因接头高温氧化而烧断。 2、引线间或引线与设备端子间连接不良、接触电阻较大，导致引线烧断或设备端子、接线柱损坏。 3 因跌落式熔断器等开关设备的动静触头接触不良造成的触头烧毁、损坏及设备缺相运行的假象。 4 未按规定及时清理、确保防护区内外的树木及其他较高的物体；设备安装不正确、固定不牢致使运行中造成带电体之间或带电体对地间隙不足，造成线路间歇性接地、金属性接地、甚至相间短路。

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

故障定位文献综述-0606

铁路配电网络单相接地故障定位诊断研究 一、前言 当今，电气化铁路以其高速、重载、环保的优势受到世界各国的青睐。我国预计到2020年，铁路营业里程将达到12万km以上，其中电气化铁路比重将达到60％。可想而知，对电气化铁路的稳定可靠供电是多么重要，其中铁路配电网作为铁路电力系统的重要环节，负责对铁路车站及区间的信号、通信和其他重要负荷供电，其供电的可靠性直接关系列车的安全运营，对铁路系统至关重要。现如今高速度的电气化铁路机车功率高、行车密度大，给担负其供电任务的沿线电网带来了更高的要求，对应的配电网可靠性给出了更高的要求，于是以往电气化铁路配电网故障的人工定位更加跟不上发展的需求，快捷、智能、可靠的故障定位实现迫在眉睫。 二、铁路配电网络单相接地故障定位研究现状 铁路供电系统分为两部分：1.为提供铁路行车提供电源牵引供电系统；2.承担牵引供电以外的所有铁路负荷的供电任务，包括信号系统、生产、车站、供水系统以及生活等铁路用电负荷。我们把后一部分叫做铁路配电网，随着社会的进步、科技的腾飞，铁路技术进步以及铁路安全运输的需求，对高效、智能、可靠的铁路配电自动化呼声越来越高。而铁路配电网故障定位作为其中重要保证的一部分，势必提出了较地方配电网更高的要求。 针对于一般地方配电网络（6-35kV），即小电流接地系统，单相接地故障占主要部分[1]，许多学者对其故障定位问题做了大量研究 ,主要可以概括为三类:一类是以在线路端点处测量故障距离为目的的故障测距法;一类是故障发生后通过向系统注入信号实现寻迹的信号注入法[2]；还有一类是利用户外故障探测器检测的故障点前后故障信息的不同确定故障区段的户外故障点探测法；也有学者提出了基于地理信息系(GIS）的故障定位方法，其大多是针对单相接地故障的定位方法。[10-12]现在就原理及其对应的优缺点罗列如下： 1.阻抗法，其具有投资少的优点 ,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.行波法，其由于配电网结构复杂,混合线路接头处,线路分支处和负荷处均为波阻抗不连续点,行波在波阻抗不连续点的折射和反射造成线路一端测得的行波波形将特别复杂,很难正确识别出故障点的反射波,使测距实现困难。 3.S注入法[3]，其最大的优点在于其适合于线路上只安装2相电流互感器的系统。其缺点在于：注入信号的强度受 PT容量限制；接地电阻较大时线路上分布电容会对注入的信号分流,给选线和定点带来干扰；如果接地点存在间歇性电弧现象,注入的信

第1章配电网故障分析

第一章配电网故障分析 第一节配电网的三相短路 电力系统发生短路故障时，将造成断路器跳闸。监控会听到蜂鸣器响，会看到控制回路的监视灯绿灯闪光、保护动作光字牌亮，有关回路的电流表、有功表、无功表的指示为零。如果有上述情况，说明系统有短路故障发生，应按照事故处理原则进行处理。 三相短路和其它短路相比，三相短路时电流比其它短路时的短路电流大，对系统的冲击大。 一、短路的基本知识 （一）短路的定义及类型 电网发生短路是最常见的一种型式。所谓短路是指电力网正常运行情况以外的一切相与相之间的短接，在中性点直接接地系统中还包括一相或多相接地。 电力网中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。分别用符号k(3)、k(2)、k(1)、k(1，1)、见图1-1。 图1-1短路的类型 a) 三相短路b) 两相短路c) 单相接地短路d) 两相接地短路

（二）短路产生的原因 发生短路的主要原因是由于各种因素使电气设备的载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是由于设备长期运行使绝缘自然老化或由于设备本身不合格、绝缘强度不够而被正常电压击穿，或设备绝缘正常而被过电压(包括雷电过电压)击穿，或者是设备绝缘受到外力损伤而造成短路。 工作人员由于未遵守安全操作规程而发生误操作，或者误将低电压的设备接入较高电压的电路中，也可能造成短路。 另外，鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或者咬坏设备导线电缆的绝缘，也是导致短路的一个原因。 （三）短路的危害 短路后，短路电流比正常电流大得多；在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害，即 （1）短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元件损坏。 （2）短路时电压下降较大，特别是离短路点越近电压下降越厉害，严重影响电气设备的正常运行。 （3）短路可造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，给国民经济造成的损失也越大。 （4）严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。 （5）不对称短路，将产生零序电流，由此产生的磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。 由此可见，短路的后果是十分严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流计算，以便正确地选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关设备、整定继电保护装置的动作值等也必须计算短路电流。 二、三相短路的分析 （一）无限大容量电力系统发生三相短路时的物理过程 无限大容量电力系统，指其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所母线上的电压能基本维持不变。如果电力系统的电源总阻抗不超过短路电路总阻抗的5%~10%，或电力系统容量超过用户供电系统容量50倍时，可将电力系统视为无限大容量系统。 对一般工厂供电系统来说，由于工厂供电系统的容量远比电力系统总容量小，而阻抗又较电力系统大得多，因此工厂供电系统内发生短路时，电力系统变电所线上的电压几乎维持

配电网接地故障原因分析及处理对策实用版

YF-ED-J1584 可按资料类型定义编号 配电网接地故障原因分析及处理对策实用版 Management Of Personal, Equipment And Product Safety In Daily Work, So The Labor Process Can Be Carried Out Under Material Conditions And Work Order That Meet Safety Requirements. （示范文稿） 二零XX年XX月XX日

配电网接地故障原因分析及处理 对策实用版 提示：该安全管理文档适合使用于日常工作中人身安全、设备和产品安全，以及交通运输安全等方面的管理，使劳动过程在符合安全要求的物质条件和工作秩序下进行，防止伤亡事故、设备事故及各种灾害的发生。下载后可以对文件进行定制修改，请根据实际需要调整使用。 1 引言 在10～35kV电网中，各类接地故障相对较 多，使电网供电的可*性降低，对工农业生产及 人民生活造成很大影响，所以必须认真分析故 障原因，采取有效的防护措施。 2 故障原因 (1) 雷害事故。10～35kV系统网络覆盖面 较大，遭受雷击的概率相对增多，不仅直击雷 造成危害，而且由于防雷设施不够完善，绝缘 水平和耐雷水平较低，地闪、云闪形成的感应

过电压也能造成相当大的危害，导致设备损坏，危及电网安全。 (2) 污闪故障。10～35kV配电网络中因绝缘子污秽闪络，使线路多点接地的故障也经常发生。据对10kV配电线路的检查发现，因表面积污而放电烧伤的绝缘子不少。绝缘子污秽放电，是造成线路单相接地和引起跳闸的主要原因。 (3) 铁磁谐振过电压。10～35kV系统属于中性点不接地系统，随着其规模的扩大，网络对地电容越来越大，在该网络中电磁式电压互感器和空载变压器的非线性电感相对较大，感抗比容抗大得多，而且电磁式电压互感器一次线圈中性点直接接地，受雷击、单相地和倒闸操作等的激发，往往能形成铁磁谐振，谐振产

配电网故障定位的方法

配电网故障定位的方法 快速，准确的故障定位是迅速隔离故障和恢复供电的前提，对于维护配电网的安全运行具有重要意义。 配电网故障定位 快速，准确的故障定位是迅速隔离故障和恢复供电的前提，对于维护配电网的安全运行具有重要意义。那么，如何对配电网进行快速，准确的故障定位呢？ 一、配电网故障处理特点 配电网络馈线上一旦发生单相、相间、三相等短路时，设备上的F1U及时将故障信息卜传至主站系统。即变电站SCADAS系统，若变电站运行人员处理不了，再次将信息上传至上一级调度，经调度SCADAS系统分析进行定位、隔离、恢复。一般来说，配电网故障处理有以下几个特点： （1）配电网不仪有集中在变电站内的设备，而且还有分布于馈线沿线的设备，如柱上变压器、分段开关、联络开关等。信号的传输距离较远，采集相对比较困难，而且信号具有畸变的可能性，如继电器节点松动。开关检修过程中的试分/合操作及兀’U本身的误判断等都会干扰甚至淹没有用信号，导致采集到的信号产生畸变。 （2）配电网设备的操作频度及故障频度较高，因此运行方式具有多变性，相应的网络拓扑也具有自身的多变性。 （3）配电网的拓扑结构和开关设备性能的不同。对故障切除的方式也不同。如多分段干线式结构多采用不具有故障电流开段开关和联络线开关，故障由变电站的断路器统一切断，这种切除方式导致了停电范围的扩大。 配电网故障定化是配电网故障隔离、故障恢复的前提，它对于提高配电网的运行效率、改善供电质量、减小停电范围有着重要作用。 二、配电网故障定位的方法 1、短路故障定位技术方法 配电网系统中短路故障是指由于某种原因，引起系统中电流急剧增大、电压大幅下降等不利运行工况，同时该故障发生后会进一步引发配电网系统中变配电电气设备损坏的相与相、相对地间的大电流短接故障。按照短路发生部位，可以分为三相短路、两相短路、两相对地短路、以及单相对地短路故障。由于配电网发生短路故障后，其电流、电压等特征故障参量较为明显，故障定位技术方法的实现相对较为简单，工程中最常用的是“过电流法”。

电力系统故障定位原理综述概要

电力系统故障定位原理综述 郭俊宏1 , 谭伟璞1 , 杨以涵1 , 郭芳霞2 , 任杰 3 (1. 华北电力大学电气工程学院, 北京102206; 2. 山西运城供电公司生产技术部, 山西运城044000; 3. 聊城供电公司, 山东聊城252000 摘要:在电力系统中, 由于输配电网络结构不同, 在现有研究的基础上, , 并且对各种原理下的不同算法作出总结。。关键词:行波; 故障定位; 中图分类号:T A 文章编号:100324897(2006 0320076206 0引言 在电力系统运行中, 输配电线路担负着电能输 送分配的重任, 很容易发生故障, 而用人工查找故障点又非常困难。故障定位技术可以根据线路故障时的故障特征迅速准确地进行故障定位, 不仅有利于线路及时修复, 保证可靠供电, 大大减轻人工巡线的艰辛劳动, 而且对电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的作用。由于高压输电线路和中低压配电网本身线路网络结构的不同, 所以, 适应于各自的故障定位方法也有所区别。本文分别就高压输电线路和中低压配电网的各种故障定位方法研究现状作出总结概括。

1高压输电线故障定位 高压输电线故障定位早有研究, 尤其是随着计算机技术的应用, 微机保护和故障录波装置的开发 及大量投运, 更加速了故障测距的实用化进程。基于微机或微处理装置的故障测距方法研究也早已成为国内外的热门课题之一。 输电线路故障定位按其工作原理分为阻抗法、行波法两种。1. 1阻抗法 阻抗法基本原理如下(图1 :在离母线M 处L 公里的F 点发生接地故障, 故障点的接地电阻为R f , 在母线M 处测得的电流和电压之间的关系为: U m =Z 1I m +R f I f (1 两侧故障电流之和: I f =I m +I n (2 M 端测量阻抗为

配电网故障分析

1102IEEE TRANSACTIONS ON POWER SYSTEMS,VOL.24,NO.2,MAY2009 Power Engineering Letters Transient Stability Analysis of a Distribution Network With Distributed Generators Ioanna Xyngi,Anton Ishchenko,Marjan Popov,Senior Member,IEEE,and Lou van der Sluis,Senior Member,IEEE Abstract—This letter describes the transient stability analysis of a10-kV distribution network with wind generators,microturbines, and CHP plants.The network being modeled in Matlab/Simulink takes into account detailed dynamic models of the generators.Fault simulations at various locations are investigated.For the studied cases,the critical clearing times are calculated.Results obtained from several case studies are presented and discussed. Index Terms—Critical clearing time,distributed generation,dis-tribution network,power system protection. I.I NTRODUCTION N OWADAYS,intensive efforts are made to utilize re-newable energy sources(such as wind)as well as nonrenewable sources[such as high-ef?ciency small-scale Combined Heat and Power(CHP)schemes]to generate elec-tric power.The generators are mostly integrated into utility networks at distribution voltage level and they are commonly referred to as“distributed generators”(DGs).Various investi-gations conducted by industry and academia have shown that DGs could affect negatively the host distribution network in a number of ways.This letter deals with transient stability analysis of distribution network with DGs.The novelty of this letter is in the analysis of the transient stability at the distri-bution network level,where transient stability problems were typically not an issue due to the passive character of distribution networks(DNs)of the past.However,nowadays,the situation is changing due to the introduction of DGs.In this letter, critical clearing times(CCTs)of DGs were determined for an existing Dutch10-kV distribution network,where three-phase faults at different network locations have been analyzed.Such CCT is determined by the onset of a DG becoming unstable. Results obtained from several case studies are presented and evaluated.The general conclusion of this letter is that problems with transient stability of DG might occur at the distribution Manuscript received May30,2008;revised October09,2008.First published February02,2009;current version published April22,2009.This work was sup-ported by Senter Novem under Grant EMVT06110C.Paper no.PESL-00059-2008. I.Xyngi,M.Popov,and L.van der Sluis are with the Delft University of Tech-nology,Faculty of Electrical Engineering,Mathematics,and Computer Science, 2628CD Delft,The Netherlands(e-mail:I.Xyngi@tudelft.nl). A.Ishchenko is with the Eindhoven University of Technology,Faculty of Electrical Engineering,5600MB Eindhoven,the Netherlands(e-mail: A.Ishchenko@tue.nl). Color versions of one or more of the?gures in this paper are available online at https://www.wendangku.net/doc/6a7797223.html,. Digital Object Identi?er 10.1109/TPWRS.2008.2012280 Fig.1.Schematic diagram of the investigated network with distributed gener- ators. network level,and therefore,this issue has to be taken into account when new DG units are to be connected to the network. It is also concluded that DG undervoltage protection settings can be determined based on transient stability analysis,and this is an important issue as some types of DG units can remain connected and support the grid during and after a disturbance. II.C ONCEPT OF C RITICAL C LEARING T IME In IEEE report[1],the critical clearing time is de?ned as“the maximum time between the fault initiation and its clearing such that the power system is transiently stable”.For synchronous generators(SGs),there exists a maximum rotor angle(critical clearing angle)below which SG can retain a stable operation. The corresponding maximum clearing time is known as critical clearing time.However,the CCT for an induction generator is the maximum time of the fault to be cleared,within the time span that the induction generator is able to retain its stability. In this letter,we de?ne the CCT as the smallest from all CCT values for different generators. III.M ODELING OF THE M V G RID U SING M ATLAB/S IMULINK The one-line schematic diagram of the system analyzed in this investigation is shown in Fig.1.Modeling and simulations have been performed by using Matlab/Simulink and SimPow- erSystems toolbox.Fault current levels are also checked by the commercially available Vision network analysis software. Table I describes the type and the number of DGs. Detailed information concerning the dynamic models of all DG units included in the grid model can be found in[2].A de- tailed description of the wind turbine dynamic models is given in[3].A squirrel cage induction generator(SCIG)wind turbine 0885-8950/$25.00?2009IEEE