柔性直流配电网故障分析

2018年4月电工技术学报Vol.33 No. 8 第33卷第8期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Apr. 2018

DOI: 10.19595/https://www.wendangku.net/doc/ea4785280.html,ki.1000-6753.tces.161814

柔性直流配电网故障分析

戴志辉1葛红波1严思齐1王增平1陈曦2

（1. 分布式储能与微网河北省重点实验室（华北电力大学）保定 071003

2. 国网保定供电公司发展策划部保定 071000）

摘要柔性直流配电网故障特性分析是保护方案设计的基础。当前，直流系统故障期间，换流器IGBT不闭锁时的故障特性尚未深入探讨。首先，确定直流配电网的接地方式和控制策略。

其次，分析IGBT不闭锁时直流极间短路和单极接地短路的故障特性及过渡电阻等因素的影响，并讨论故障对其他区域的影响。结果表明，对于极间短路，除故障达到稳态后IGBT闭锁较之不闭锁会出现极间电压和故障电流增大的现象外，IGBT闭锁与否对故障特性影响不大；对于单极接地短路，IGBT不闭锁会使直流侧出现不平衡电压，导致换流器交流侧电流出现直流分量。最后，在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型，证明了理论分析的正确性。

关键词：直流配电网接地方式故障分析极间故障单极故障

中图分类号：TM77

Fault Analysis of Flxible DC Distribution System

Dai Zhihui1 Ge Hongbo1 Yan Siqi1 Wang Zengping1Chen Xi2

（1. Key Laboratory of Distributed Energy Storage and Microgrid of Hebei Province

North China Electric Power University Baoding 071003 China

2. Development and Plan Department Baoding Power Supply Company of

State Grid Corporation of China Baoding 071000 China）

Abstract The fault analysis of flexible DC distribution grids is the basis of designing the protection scheme. Up to now, the fault characteristic of DC fault, considering unblocked IGBT in converters, has not been systematically investigated. Firstly, the grounding mode and the control strategy of the DC distribution grid were determined. Secondly, on the premise that IGBT is unblocked, this paper analyzed fault characteristics of pole-to-pole fault and pole-to-ground fault, as well as the influence of fault resistance. The impacts of DC faults on other sections were also discussed. The results show that, with regard to the pole-to-pole fault, whether IGBT is blocked or not does not affect the fault characteristic evidently in the first two transient stages. However, when the fault reaches the steady state, compared with the condition that the IGBT is unblocked, the DC voltage and fault current are larger when the IGBT is blocked. In terms of the pole-to-ground fault, the unblocked IGBT would result in DC unbalance voltage, which will further generate DC components in the ac-side current of the converter. Finally, the simulation model was built in PSCAD/EMTDC, and the result confirms the validity of the theoretical analysis.

Keywords：DC distribution network, grounding mode, fault analysis, pole-to-pole fault, pole- to-ground fault

国家重点研发计划专项课题（2016YFB0900203）、国家自然科学基金（51307059）和中央高校基本科研业务费（2017MS096）资助项目。收稿日期 2016-11-18 改稿日期 2017-02-26

低压配电网零线带电故障原因分析及处理方式

低压配电网零线带电故障原因分析及处理方式 发表时间：2018-11-11T12:12:44.500Z 来源：《电力设备》2018年第18期作者：李方利[导读] 摘要：结合实际，对低压配电网零线带电故障的发生原因进行分析，结合实际工作经验及故障发生后系统表现出的各种电气特征，针对零线带电故障提出一些简单有效的快速查找措施，希望这些零线带电故障查找措施能够给相关工作人员提供一些参考，为我国配电运维水平的提升贡献一份力量。 （广西电网有限责任公司桂林供电局 541002）摘要：结合实际，对低压配电网零线带电故障的发生原因进行分析，结合实际工作经验及故障发生后系统表现出的各种电气特征，针对零线带电故障提出一些简单有效的快速查找措施，希望这些零线带电故障查找措施能够给相关工作人员提供一些参考，为我国配电运维水平的提升贡献一份力量。 关键词：零线带电故障；零序合成电流；二分法排查； 引言 改革开放以来，科学技术迅速发展，各行各业呈现欣欣向荣的局面，在电力领域亦是如此，国家电力行业水平进入稳定且迅猛的发展阶段。进入新世纪以来，电力作为人们生活的基本保障，国家对电力行业发展水平极其重视，从事电力行业的相关人员更是做出了不懈努力推动国家电力行业发展。笔者从事配电网运维工作多年，对配网维护工作中的一些难点积累了大量的实际工作经验。此文通过大量实践经验及相应的理论分析，对配电零线带电故障的查找提出了最佳排查方法，希望对相关工作人员起到一定的指导作用。 1 零线带电故障的危害及传统排查方法存在问题 当低压配电网出现零线带电时，通常会家用电气设备的金属外壳带有一定的电压，人在接触家用电器外壳时就会发生人员触电，同时由于零线带电后，家用电器上的供电电压就会交正常供电时的电压低，造成设备工作异常或无法启动。这些问题都会影响用户的正常用电，影响用户的生活质量。此外，部分零线带电故障会造成线路电流超过额定值，长时间运行会让线路及设备发热，导致设备损坏及引起火灾等，因此一旦发生零线带电故障，必须及时排查并处理造成零线带电故障的原因。 传统零线带电故障排查方法，主要是依靠停电解开二分之一线路处的线路接头，对线路进行分段试送，最终确定零线带电故障的原因。这种方法的缺点是线路需要反复停电送电，以及需要多次登杆或登梯操作，需要耗费大量时间及人力。在如今减员增效及优质服务大企业环境下，配电运维人员及需要一种新的方式方法来排查零下带电故障。为此，我们结合大量实际故障案例，分析零线带电情况下系统表现出来的各种电气特征，实现不停电情况下，快速查找零线带电故障原因。 2零线带电故障原因 低压配电网零线带电故障原因，主要有两种情况：第一种，零线断线或零线接触不良，造成中性线电流无法通过零线流回变压器中性点； 第二种，零线完好的情况下，某相线绝缘损坏通过一阻值较低电阻接地，接地电流无法通过系统零线流回变压器中性点，而是通过大地及系统重复接地点流回变压器。这两种情况的共同点是电流无法通过零线形成正常回路，而是通过大地形成回路，从而在零线上形成接地电压。 3 零线带电故障排查方法 3.1分相排查法 处理零线带电故障的第一步是分相排查，在运行情况下，通过逐相拉开台区低压总刀闸，并依次检测零线是否带电，并以此确定哪一相有问题。此方法操作简单快速，能将排查范围缩小到原排查范围的三分之一。 3.2二分法排查法 此方法是选取线路的二分点处，解开线路安普后试送线路，以此确定故障点位置。二分点处可以选择变压器低压刀闸朝不同方向的主线分段，以及主线二分点处或大支线T接点处。 通过此故障排查方法，一般可以在3至4次试送后，确定零线带电故障点。 3.3 电流异常排查法 通过大量实际零线带电案例统计分析，出现零线带电后，相线电流及零线电流会出线明显的增加。电流增量的大小与零线带电故障点发生的部位有关，一般主干线处发生故障点时，相线电流可以达到100A至500A左右，而变压器中性点处的电流可以达到相线电流的1/3至1/5左右，主要原因是完好零线与大地回路的分流作用造成。因此，对于变压器中性点接地线电流超过5A的零线带电，我们可以在二分点处检测线路的相线及零线的合成电流大小，根据合成电流的大小确定故障点位置，且从电源侧越靠近故障点，合成电流越大。对于变压器中性点接地电流小于5A的，故障点基本可以确定在支线末端，此时，可以测量各支线合成电流，根据合成电流大小，可以快速确定故障点。 3.4 漏电感应法 零线带电的一个主要原因是相线绝缘损坏，相接地电流通过金属构件等流入大地，最后流回变压器中性点，所以在相线绝缘破损点处对地会产生一个接地电压，根据这一特点，我们可以使用感应电笔对线路跨越的金属构架进行带电检测，如果感应笔指示有电，则可以肯定此处就是故障点。 4 零线带电故障预防方法 零线的重要作用使得其时刻处于正常工作状态，零线正常工作才能够发挥其自身价值，否则，电路线路将处在不安全范围之内，对电力供应稳定造成不利影响，人民正常生活受到扰乱，生产环节不得不中断，造成经济损失，最严重的甚至损害生命健康。本文进行大量的实例研究，总结出以下零线故障预防方法。 4.1保持三相电流平衡 前文便对零线工作进行详细的解释，其中之一便是对三相电流进行积极平衡，从而达到保护线路的目的。通过相关的研究可知，导致线路故障发生的主要原因来自于相电流不平衡引起故障的，因此，在采取预防措施对其控制时，必须要做好三相电平衡的控制，从而保证它在系统中能够得到有效应用。此预防方法基本原理是尽量平衡三相电之间的电流，从而避免三相电不平衡后对零线造成的损害。 4.2加强线路施工质量把控

柔性直流配电系统稳定性及其控制关键问题

柔性直流配电系统稳定性及其控制关键问题 发表时间：2019-12-24T09:33:06.830Z 来源：《电力设备》2019年第17期作者：彭德猛 [导读] 摘要：经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。 （身份证号码：44170219871103XXXX 广东省惠州市 516000） 摘要：经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。相比于传统的交流配电系统，柔性直流配电系统包含了换流阀、直流变压器等大量可控的电力电子设备，呈现电力电子化的特征。直流配电系统故障特征、故障发展过程、故障隔离及供电恢复过程都与换流阀等电力电子器件控制策略密切相关。在直流配电系统中，保护原理的选择、保护整定值的选取、保护动作出口时间的设置都需要考虑与换流阀控制策略的协同配合。通过控制与保护的相互协同实现故障准确识别与供电快速恢复，在保证直流配电系统高可靠性的同时有效降低直流配电网投资建设成本，是直流配电系统研究与发展的重要思路。本文就柔性直流配电系统稳定性及其控制关键问题展开探讨。 关键词：柔性直流配电；稳定性；随机性 引言 随着城市用电负荷密度不断增大，城市电网面临着多重难题：一方面要扩大城市配电网容量以适应城市经济发展的需求，另一方面要接纳太阳能、风能等可再生清洁能源以减轻环境污染的压力。在该背景下，直流配电系统（DCS）是基于电压源换流器提供直流电力且具有先进能源管理系统的智能化配电系统，因其输送容量更大、供电质量更优、易于接纳分布式能源（DER）、可控性更高[2]等优势而受到关注。 1DCS的主要性能特点 （1）DCS的稳定性。随着大量DER和柔性电力电子设备的接入，DCS的稳定性问题也逐渐成为学术界和工业界的关注热点。特别是对于可以孤岛运行的直流微电网来说，其电源和负荷电力电子化带来的动态特性，改变了以同步发电机为主的传统电力系统的稳定性特征。目前，国内外已有相关学者通过DCS或微电网的小信号稳定性分析，利用阻抗匹配等系统稳定分析理论，对电力电子化配电系统中DER的并网动态特性进行了探究，但大部分研究仍然集中于单个并网逆变器或级联型逆变器。因此，需要深入开展电力电子化DCS的稳定性分析理论和方法的研究，并提出相应的稳定性提升策略，保障DCS的安全可靠运行。（2）低压DCS的安全性。中国广泛采用220V交流低压供电，超过了人体耐受的安全低压水平，人身触电造成伤亡事件屡屡发生，在城市暴雨后内涝引发的群众触电事故更是时有发生。全国每年触电死亡数千人，触目惊心，引起了广泛的关注。如果低压系统对多数家电采取±48V直流安全电压供电，将在很大程度上降低人身触电事故发生的概率，这也将是直流配电技术在低压系统领域应用的主要优势。不过，由于电压等级较低，且DCS设备占地面积大，其能量密度和功率密度将受到影响，因此可以考虑采用±375V和±48V直流组合供电，其中，户级配电采用±375V以提高能量密度（在珠海示范工程中验证了该电压等级的价值），非高功率用电设备级供电采用±48V以减少非安全电压与人们接触的机会。（3）DCS的稳定性。随着大量DER 和柔性电力电子设备的接入，DCS的稳定性问题也逐渐成为学术界和工业界的关注热点。特别是对于可以孤岛运行的直流微电网来说，其电源和负荷电力电子化带来的动态特性，改变了以同步发电机为主的传统电力系统的稳定性特征。 2直流配电系统保护原理 直流配电网保护可分为非单元式保护和单元式保护。非单元式保护不依赖保护装置之间的通信，当保护装置采集的故障测量值达到动作设定值时即开始动作。直流配电网非单元式保护主要包括过电流保护、电流微分保护、参数识别保护等。非单元式保护仅依赖单端故障特征量，保护速动性好。但在多端直流配电系统中，非单元式保护由于缺乏清晰的保护边界而影响保护的选择性。为此，提出了适用于环状直流配网的故障识别方法，利用线路附加电感电压初始值在区内、外故障时的差异识别故障位置，但该方法要求在每一条线路分段两端都安装电抗器，对于具有多个线路分段的直流配电网，基于线路电抗器的边界保护无法有效判断故障位于哪个区段内。单元式保护通过安装在系统不同位置的保护设备采集的电气信息确定故障发生的区段，需要保护装置之间彼此通信。常见的单元式保护包括差动保护和网络化保护。利用区内故障时差动电流的能量主要分布在低频段，而区外故障时差动电流的能量主要分布在高频段的特点，提出了基于能量分布的线路差动保护原理。在传统差动保护的基础上，提出了一种直流配电系统网络化的差动保护方案，通过安装在系统不同位置的传感器采集各处的故障电流信息，由中央控制器处理故障信息并判断故障位置，提高了保护的准确性。受到故障特征持续时间短、多分支短线故障选线困难、保护整定值选取缺乏依据、单元式保护装置成本较高等影响，实现直流配电系统保护的准确性和可靠性仍然是直流配电保护的难题。基于控制与保护协同的主动式保护为直流配电系统故障准确可靠定位提供了重要的研究思路。根据保护所依据的特征量的不同，将主动式保护分为信号注入式主动保护和故障特征控制式主动保护。 3直流配电网优化运行关键技术 3.1直流配电网基本优化运行架构 直流配电网以及含直流配电的交直流混合配电系统优化运行按时间尺度一般可分为2层：长时间尺度的日前调度和短时间尺度的实时滚动。日前优化调度的周期较长，一般为24h，即统筹制定未来1d时间的调度计划，优化目标通常与系统的经济运行有关，如有功调度成本最小、配电网运行成本最小等；实时滚动的调度周期较短，由于数据预测不准确，因此需要实时修正调度的运行计划，优化目标通常与系统的安全运行有关，如可调资源的调整量最小等以保证系统的稳定运行。本章将主要从基于SOP的柔性互联配电网和含微电网、新能源接入等的复杂交直流配电网这2类主要场景讨论直流配电网长时间尺度下的优化调度问题。 3.2柔性直流配电系统的稳定性分析方法 柔性直流配电系统中含有大量电力电子装置，且电力电子负载在系统中始终表现为恒功率负载，这使得系统朝着强非线性、高维和动态系统发展。传统稳定性分析方法多基于线性理论，忽略了大量的非线性信息与随机特性。目前，对柔性直流配电系统稳定性的研究多采用时域仿真法、频域分析法、直接法等，或进行联合论证分析。时域仿真方法通过计算特征根分布可以给出系统稳定性相关结论，或者利用数值积分方法进行时域仿真，给出状态量随时间变化的振荡曲线，可以定性给出稳定或者不稳定的结论，还可以定量分析振荡过渡时间以及超调量等信息。采用离散时间建模方法对所研究系统进行了定义，利用离散状态空间矩阵的一系列时域特征值来描述系统的动态特征，并根据该方法预测稳定边界，有效地应用于参数自适应优化，且通过时域仿真验证了分析的正确性。文针对系统中存在的多动态交互与多频率耦合现象，以及时域仿真计算时间长、CPU利用率高的弊端，提出利用谐波状态空间建模技术对直流系统进行建模与仿真，并通

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

含光储系统的柔性直流配电网可靠性评估方法与制作流程

图片简介: 本技术介绍了一种含光储系统的柔性直流配电网可靠性评估方法，它包括：建立IGBT的失效模式，选择RC热网络法建立IGBT的电热耦合模型并得到工作时的结温，最后采用Coffin Manson Arrhenius广延指数模型对IGBT 进行可靠性评估；选择部件计数法对直流配电网关键设备进行可靠性预测；通过冗余方法分析后分别对三种不同结构的MMC型换流器、ISOP型直流变压器以及光伏储能并网用的AC/DC变流器和DC/DC变流器进行可靠性建模；对直流配电系统可靠性评估；对交直流互联配电系统可靠性评估；解决了对含光储系统的交直流混合电网的可靠性评估采用现有技术的评估方法存在准确性较差等技术问题。 技术要求 1.一种含光储系统的柔性直流配电网可靠性评估方法，它包括： 步骤S1：建立IGBT的失效模式，选择RC热网络法建立IGBT的电热耦合模型并得到工作时的结温，最后采用Coffin-Manson-Arrhenius广延指数模型对IGBT进行可靠性评估； 步骤S2：选择部件计数法对直流配电网关键设备进行可靠性预测；通过冗余方法分析后分别对三种不同结构的MMC型换流器、ISOP型直流变压器以及光伏储能并网用的AC/DC变流器和DC/DC变流器进行可靠性建模； 步骤S3：根据步骤S1和S2建立的模型对直流配电系统可靠性评估； 步骤S4、根据步骤S1和S2建立的模型对交直流互联配电系统进行可靠性评估。

2.根据权利要求1所述的一种含光储系统的柔性直流配电网可靠性评估方法，其特征在于：步骤S1具体包括： 步骤S11：对IGBT和二极管进行损耗计算，包括通态损耗、开关损耗以及截止损耗； 步骤S12：建立IGBT的电热耦合模型并得到工作时的结温；将IGBT内部温度的运算转化为由Foster模型等效的电流源、电阻和电容串联的一阶电路运算，IGBT和二极管的功率损耗分别作为对应的电流源输入，IGBT 和二极管的热阻热容作为对应的电阻电容，则IGBT和二极管芯片到壳之间的电压即为结温； 步骤S13：采用Coffin-Manson-Arrhenius广延指数模型对IGBT进行可靠性评估，下式所示： 式中，ΔTj是IGBT的结温差，α、β是模型参数，根据功率循环曲线通过函数拟合得到；Tm为平均结温。Ea是激活能，数值为9.89×10-20J，kB是玻尔兹曼常数。 3.根据权利要求1所述的一种含光储系统的柔性直流配电网可靠性评估方法，其特征在于：步骤S2包括以下步骤： 步骤S21：冗余方法分析，不同冗余设计可靠性计算公式如下： 主动冗余：当单元系统的冗余设计为主动冗余时，n个子模块中至少有k个子模块投入运行可以保证单元系统的正常运行，假设子模块数量为n，当单元系统正常运行时需要k个子模块正常工作，子模块的故障率为 λSM，可靠度可表示为： 则单元系统的故障率为： 式中Rs(t)为系统可靠度，i为流过系统的电流大小； 被动冗余：当单元系统的冗余设计为被动冗余时，有n-k个备用子模块，它们服从尺度参数为λSM、形状参数为n-k+1的伽马分布，可靠度可表示为：

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

低压配电故障的原因分析及其维护处理

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/ea4785280.html, 低压配电故障的原因分析及其维护处理 作者：赵鑫 来源：《装饰装修天地》2017年第03期 摘要：近年来，随着我国电力事业的不断发展，在电网供电方面，低压配电系统正在发挥着越来越重要的作用。但是，在实际应用中，由于各方面因素的影响，导致低压配电系统时常会发生一些电气故障，从而对正常供电产生不良的影响。对此，应当细致的分析其常见的电气故障，并采取相应的措施进行处理，保障低压配电系统的安全运行。 关键词：低压配电系统；常见电气故障；分析与处理 1前言 在人们日常的工作和生活当中，电力能源是必不可少的重要能源，在社会各个领域当中的应用越来越广泛。但与此同时，在低压配电系统的运行过程当中，如果没有进行合理化的设计和规范的应用，就会引发更多的电气故障，从而影响低压配电系统的运行，造成不必要的损失。因此，应当加强对低压配电系统常见电气故障的分析，通过有效的处理措施，确保低压配电系统作用的正常发挥。 2低压配电系统的基本概念 低压配电系统是我国电网当中十分重要的构成部分。通常来说，低压配电系统中主要包含了配电变电场所、高压配电线路、配电变压器、以及相应的保护设备等。其中，配电场所的作用主要是将电网中的电压降低。在供电过程中，为了满足实际的用电需求，配电变压器应当具备1000V以上的线路高压。而在低压配电线路当中，则应当能够控制在1000V以下的电压。在民用建筑当中，低压配电系统的应用最为广泛，包括三相、单相等用电设备，其在运行中分别需要连接三相电源和单相电源，才能确保设备的正常工作。此外，还应当将接地装置安装在低压配电系统当中。在实际安装连接接地装置的过程中，由于线路走向、设备外壳、安装地点等方面的差异，因此应当采用不同的方式进行安装连接。 3低压配电系统常见电气故障 3.1短路 在低压配电系统的运行当中，电气线路有时会受到不同因素条件的影响，导致其中两个不同电势点相互接触，造成回路中的电流过大，金属导体的温度急剧升高，甚至熔断。此时，线路将会发生短路故障，如果情况过于严重，甚至还会喷溅出电火花，从而引燃短路点周围的绝缘层或其它可燃物，导致火灾的发生。 3.2漏电

柔性直流配电网故障特征分析

直流配电网拓扑结构 直流配电网的拓扑结构可以分为3种类型：辐射状、双端以及多端直流配电网。其中辐射状直流配电网的拓扑结构较为简单，供电可靠性低，双端和多端直流配电网的供电可靠性高，但是故障识别和保护配置较为复杂。本文针对如图1所示的双端直流配电网的故障测距方法进行研究。双端直流配电网采用双级供电方式，直流系统经AC/DC换流器从变流电网获取电能，通过DC/AC、DC/DC 换流器为负荷供电，亦可经换流器接入分布式电源和储能设备。 图1：双端供电系统结构图 直流线路故障特征分析 直流线路故障可以分为单极接地和极间短路故障。单极接地故障特征与直流配电系统的接地方式有关，比较典型的接地方式是TN-S接地方式即换流器的中性点连接大地，故障发生时，会有较大的故障电流和电压暂变现象。极间短路危害更大，其故障特征与接地方式无关。

图2为极间短路故障示意图，故障发生后，IGBT会因自身保护而关断，故障过程升为3个阶段：电容放电阶段，二极管依次导通阶段以及全都导通阶段。 图2：极间短路故障示意图 结合图2可知电容放电阶段可以用二阶微分方程表示，如式： 式中μc为极间电容电压；压一为线路电流，i为线路电流，L为包含直流电抗器的故障回路电感值，A为故障回路电阻：c为级间电容。忽略过渡电阻影响

时，由于线路电阻非靠小，显然R < 2√L/C。假定故障发生时刻为t0．电容电压为额定电压V0；线路初始电流为I0，求解微分方程（1）可得： 当电容电压μc下降到交流线电压时，交流侧开始经过二极管依次向故障点注入电流，该过程属于二极管依次导通阶段。考虑到交流侧线路电感的限流作用，注入电流上升速度不会很快，此时故障电流还是以电容放电电流为主。若在tl 时刻电容电压降为0，结合式(2)可得电容放电时间为： 当电容电压降为0后，交流侧短路电抗的反向电压使续流二极管全部导通，相当于三相短路。 单极接地故障的故障极电容放电过程原理相同，在此不再赘述。 武汉三新电力设备制造有限公司是一家集电力检测、调试及电力技术服务为一体的高端解决方案提供商，电力测试设备一站式服务平台，变频串联谐振专业制作商，欢迎咨询采购交流！

柔性直流配电系统稳定性及其控制关键问题

柔性直流配电系统稳定性及其控制关键问题 摘要：经济的发展，城市化进程的加快，人们对电能的需求也逐渐增加。相比 于传统的交流配电系统，柔性直流配电系统包含了换流阀、直流变压器等大量可 控的电力电子设备，呈现电力电子化的特征。直流配电系统故障特征、故障发展 过程、故障隔离及供电恢复过程都与换流阀等电力电子器件控制策略密切相关。 在直流配电系统中，保护原理的选择、保护整定值的选取、保护动作出口时间的 设置都需要考虑与换流阀控制策略的协同配合。通过控制与保护的相互协同实现 故障准确识别与供电快速恢复，在保证直流配电系统高可靠性的同时有效降低直 流配电网投资建设成本，是直流配电系统研究与发展的重要思路。本文就柔性直 流配电系统稳定性及其控制关键问题展开探讨。 关键词：柔性直流配电；稳定性；随机性 引言 随着城市用电负荷密度不断增大，城市电网面临着多重难题：一方面要扩大 城市配电网容量以适应城市经济发展的需求，另一方面要接纳太阳能、风能等可 再生清洁能源以减轻环境污染的压力。在该背景下，直流配电系统（DCS）是基 于电压源换流器提供直流电力且具有先进能源管理系统的智能化配电系统，因其 输送容量更大、供电质量更优、易于接纳分布式能源（DER）、可控性更高[2]等 优势而受到关注。 1DCS的主要性能特点 （1）DCS的稳定性。随着大量DER和柔性电力电子设备的接入，DCS的稳定 性问题也逐渐成为学术界和工业界的关注热点。特别是对于可以孤岛运行的直流 微电网来说，其电源和负荷电力电子化带来的动态特性，改变了以同步发电机为 主的传统电力系统的稳定性特征。目前，国内外已有相关学者通过DCS或微电网 的小信号稳定性分析，利用阻抗匹配等系统稳定分析理论，对电力电子化配电系 统中DER的并网动态特性进行了探究，但大部分研究仍然集中于单个并网逆变器 或级联型逆变器。因此，需要深入开展电力电子化DCS的稳定性分析理论和方法 的研究，并提出相应的稳定性提升策略，保障DCS的安全可靠运行。（2）低压DCS的安全性。中国广泛采用220V交流低压供电，超过了人体耐受的安全低压 水平，人身触电造成伤亡事件屡屡发生，在城市暴雨后内涝引发的群众触电事故 更是时有发生。全国每年触电死亡数千人，触目惊心，引起了广泛的关注。如果 低压系统对多数家电采取±48V直流安全电压供电，将在很大程度上降低人身触电事故发生的概率，这也将是直流配电技术在低压系统领域应用的主要优势。不过，由于电压等级较低，且DCS设备占地面积大，其能量密度和功率密度将受到影响，因此可以考虑采用±375V和±48V直流组合供电，其中，户级配电采用±375V以提 高能量密度（在珠海示范工程中验证了该电压等级的价值），非高功率用电设备 级供电采用±48V以减少非安全电压与人们接触的机会。（3）DCS的稳定性。随 着大量DER和柔性电力电子设备的接入，DCS的稳定性问题也逐渐成为学术界和 工业界的关注热点。特别是对于可以孤岛运行的直流微电网来说，其电源和负荷 电力电子化带来的动态特性，改变了以同步发电机为主的传统电力系统的稳定性 特征。 2直流配电系统保护原理 直流配电网保护可分为非单元式保护和单元式保护。非单元式保护不依赖保 护装置之间的通信，当保护装置采集的故障测量值达到动作设定值时即开始动作。

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