配网故障选线与自动定位系统课件

,配电网故障选线与自动定位系统,2010.10.22,配电网故障选线与自动定位系统2010.10.22,主要内容,小电流接地故障的信号特征,暂态选线技术的可靠性,故障定位的必要性与可行性,故障定位原理,利用FTU故障定位的解决方案,主要内容小电流接地故障的信号特征,一、小电流接地故障的信号特征,1、小电流接地系统,中性点不接地系统；中性点经消弧线圈接地系统。,2、小电流接地故障,指小电流接地系统（中性点非有效接地系统）的单相接地故障。,3、小电流接地系统存在的问题,非故障相电压升高，危害电网绝缘。,正常情况下，非故障相电压升高1.732倍。,接地点间歇拉电弧，线路电容反复充放电，电压升高可达3.5倍。,接地电弧长期存在，可能烧坏接地点绝缘，造成相间短路故障。,继电保护配置困难：,故障电流微弱，接地电弧不稳定，接地故障选线的问题一直没有得到很好地解决；,许多供电部门仍然采用拉路法选择接地线路。供电瞬时中断，影响用户用电设备正常工作，甚至可能造成停电事故。,一、小电流接地故障的信号特征1、小电流接地系统,4、小电流接地故障稳态特征,A相接地后,接地相电压为零,非故障相电压升高1.73倍,零序电压与故障前故障点电压大小相等，极性相反。接地点电流是正常运行时三相对地电容电流的算术和。,中性点不接地系统：故障线路零序电流是所有非故障元件（线路）电容电流之和，方向是由故障点流向母线；非故障相零序电流等于线路本身电容电流，方向由母线流向故障；故障线路电流大于非故障线路，二者反极性。,谐振接地系统：过补偿状态下，故障线路电流方向与非故障线路一致，由母线流向故障点，幅值往往也小于非故障线路；故障线路电气量失去“唯一性”特征，这是谐振接地系统小电流接地故障选线难的根本原因。,E,A,E,C,E,B,U,B0,U,C0,U,0,A,B,C,o,4、小电流接地故障稳态特征EAECEBUB0UC0U0ABC,5、小电流接地故障暂态特征,暂态电流远大于稳态电容电流。暂态最大电流与稳态电容电流之比，可达到几倍到十几倍。,暂态最大电流值与故障时电压相角有关。一般故障都发生在电压最大值附近。,暂态电流值不受消弧线圈的影响。,5、小电流接地故障暂态特征,二、,暂态选线技术的可靠性,1、传统的暂态选线方法-首半波法,1950年代国外提出零序电压电流初始极性比较法,1970年代国内研制出首半波法的接地保护装置,极性正确时间短，受电网参数、短路相角影响。,受当时技术条件限制，处理方法简单。,u,0,i,0,二、暂态选线技术的可靠性1、传统的暂态选线方法-首半波,2、现代暂态选线方法,计算机、微电子技术的发展，为开发暂态电气量选线新技术创造了条件。,行波测距技术已在输电线路中应用，获得了极大成功，充分地体现出了暂态继电保护的生命力,自上世纪90年代起，利用暂态电气量的选线法又引起了人们的重视。,已提出多种暂态选线方法,已开发出新型暂态法选线装置，实际故障选线效果良好。,3、利用暂态特征分量的新方法,确定被利用信号频带范围（SFB），中性点不接地系统为,0-h,；消弧线圈接地系统为,L h,。,暂态电流幅值比较法,暂态零序电流极性比较法,暂态容性无功功率方向方法,2、现代暂态选线方法,三、,故障定位的必要性和可行性,1、配电网的接地故障检测,接地故障有无的判断,接地线路的检测判断,接地线路故障区段定位,接地线路故障点定位,2、配电网接地故障的处理,故障发生瞬间，故障线路的开断和清除,故障区段隔离和非故障区域恢复供电,故障点定位和巡查检修,3、智能电网的主要特征之一-自愈,故障隔离是智能电网自愈特征的主要表现形式。,三、故障定位的必要性和可行性1、配电网的接地故障检测,四、,故障定位原理,1、已有故障定位方法,基于阻抗原理的测距方法 ：不适合配网,行波法 ：不适合分支多、线路短,注入法：不能检测瞬时故障，信号弱、接地电阻大时影响结果,2、需要一种能适应配电线路的定位方法,能适应配电线路短、分支多、结构复杂的特点,能适用于经消弧线圈接地,能检测瞬时故障,不受不稳定电弧和间歇性电弧的影响,四、故障定位原理1、已有故障定位方法,3、暂态无功功率定位原理,选取所有线路成容性的低频段为SFB频段，在该频段内，所有线路可等效为电容，零模网络等效电路如图所示。,SFB频段内的零模网络等效图,3、暂态无功功率定位原理,定义暂态无功功率为电压信号的Hilbert变换与电流信号在暂态时段内的平均功率7，即：,式中： 为电压 的Hilbert变换。,定义暂态无功功率为电压信号的Hilbert变换与电,暂态无功功率可表示为：,对于故障线路故障点到母线区段上的检测点， ；,对于健全线路和故障线路故障点至负荷段检测点， 。,利用该特征即可确定故障区段。,暂态无功功率可表示为：,利用FTU实现小电流接地故障定位如下图所示。,利用FTU实现小电流接地故障定位如下图所示。,五、,利用FTU故障定位的解决方案,1、系统结构：,五、利用FTU故障定位的解决方案1、系统结构：,2、技术原理,发生故障时，站内选线装置采集母线处的零序电压与各出线的暂态零模电流，利用幅值、极性、功率方向等方法确定故障线路，并将其通过通信网络上报定位主站。,FTU根据故障时分别产生的电压、电流信号的特征，计算故障方向，并将故障信息通过通信网络上报至自动定位系统主站。,定位主站根据站内选线设备的结果先确定故障线路，再根据站端设备上报的结果确定故障所在区段。,2、技术原理,3、技术特点：,电源方案：PT取电、低压侧电源、太阳能等多种方案,通信方案：常用的为光纤、VPN专网、 GPRS公网等,信号获取：PT、三相CT、零序CT、专用离线传感器等多种形式,站端设备：FTU（硬件采用高速DSP+主CPU双核主板等）,站内设备：暂态原理的选线系统，准确率95%以上,主站软件：多种判据区段定位,3、技术特点：,谢谢！,谢谢！,