含有环形网络的电网系统及故障线路判断方法技术方案

本发明专利技术公开了一种含有环形网络的电网系统及故障线路判断方法。该系统包括多台发电机组、多条母线、多条输电线路以及故障录录波单元，该多台发电机组分别连接到不同的母线，部分母线通过部分输电线路连接形成环形网络；该故障录波单元包括故障录波器，通讯线以及测量装置；其中该测量装置设置于每一条输电线路的两端，该通讯线的一端连接该测量装置，该通讯线的另一端连接该故障录波器。本发明专利技术的系统和方法可以保证故障选相的精确性和通用性，且硬件造价低。

【技术实现步骤摘要】
含有环形网络的电网系统及故障线路判断方法
本专利技术涉及电力领域，具体涉及一种含有环形网络的电网系统及故障线路判断方法。
技术介绍
随着国民经济迅速发展，社会用电需求不断增加，高压输电线路难免发生各种故障，这给整个电力系统的正常运行和可靠供电带来了严重的危害与影响。所以研究高压输电线路故障选相尤为重要。当电力系统发生故障时，故障选相元件能准确识别故障类型并对保证继电保护装置有效动作，选择性地切除故障相有重要的意义。阻抗法是在不考虑线路对地电容和电导情况下，利用测量的电压、电流量求出故障回路中的阻抗值从而来实现故障选相。阻抗法又可分为单端法和双端法两种。其中，单端法原理简单，但不能消除过渡电阻和对端系统阻抗变化引起对定位精度的影响；双端法相比单端法所需信息量大，仍然存在着由于双端采样频率不一致和相位偏移引起的定位误差，因此在实际应用中也存在着局限性。阻抗法主要是针对辐射形线路的故障选相，并不考虑电网的实际结构。由于高压电网中的输电线路多数是以环形网络方式运行的，因此利用单端或双端信息定位短路故障点的方法难以适应环形网络结构。行波法定位速度快，精度高，不受过渡电阻、线路类型及系统运行方式的影响；但是，它显著的缺点是定位结果不可靠，且存在硬件造价高等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种判断高压环形网络中的故障线路的方法，起保证故障选相的精确性的作用。为实现上述目的，本专利技术提供了一种判断高压环形网络中的故障线路的方法，所述高压环形网络包括多台发电机组、多条母线、多条输电线路，其中所述多台发电机组分别连接到不同的母线，部分母线通过部分输电线路连接形成环形网络，所述方法包括以下步骤：步骤一、在每一条所述输电线路的端部设置测点；步骤二、检测每一个测点的暂态电压；步骤三、判断所述暂态电压中的最大暂态电压Umax；步骤四、判断具有所述最大暂态电压Umax的测点C；步骤五、判断所述测点C所在的输电线路L；步骤六、判断与输电线路L连接的母线Mk和母线Mk-1，其中，与母线Mk连接的输电线路为L1k、L2k、……Lmk，其中m≥2，以及与母线Mk-1连接的输电线路为L1(k-1)、L2(k-1)、……Ln(k-1)，其中n≥2；步骤六、检测输电线路Lik上的靠近母线Mk的测点的暂态电流Iik，其中(i＝1，2……m)；步骤七、检测输电线路Lj(k-1)的靠近母线Mk-1的测点的暂态电流Ij(k-1)，(j＝1，2……n)；步骤八、判断所述暂态电流Iik和所述暂态电流Ij(k-1)中的最大暂态电流Imax；步骤九、判断故障线路，具有所述最大暂态电流Imax的输电线路为故障线路。较佳地，在所述步骤二中，检测每一个所述测点的多个暂态电压并绘制暂态电压曲线；在所述步骤三中，判断所述暂态电压曲线的峰值中的最大值，该最大值为所述最大暂态电压Umax；在所述步骤六中，检测输电线路Lik上的靠近母线Mk的测点的多个暂态电流Iik并绘制暂态电流曲线；在所述步骤七中，检测输电线路Lj(k-1)的靠近母线Mk-1的测点的多个暂态电流Ij(k-1)并绘制暂态电流曲线；以及在所述步骤八中，判断所述暂态电流Iik和所述暂态电流Ij(k-1)的峰值中的最大暂态电流Imax。根据本专利技术的另一方面，提供了一种含有环形网络的电网系统，所述电网系统包括多台发电机组、多条母线、多条输电线路以及故障录录波单元，所述多台发电机组分别连接到不同的母线，部分母线通过部分输电线路连接形成环形网络；所述故障录波单元包括故障录波器，通讯线以及测量装置；其中所述测量装置设置于每一条输电线路的两端，所述通讯线的一端连接所述测量装置，所述通讯线的另一端连接所述故障录波器；以及所述故障录波器用来执行上述步骤三～步骤九。较佳地，所述故障录波器包括模拟量采集模块、开关量隔离模块、录波CPU模块和MMI模块，其中，所述录波CPU模块用来执行如权利要求1所述的步骤三～步骤九。较佳地，所述电网系统包括2台发电机组、6条母线、6条输电线路、以及12个测量装置，其中，3条母线连接形成三角形环形网络。较佳地，所述电网系统包括3台发电机组、8条母线、7条输电线路、以及14个测量装置，其中，4条母线连接形成四边形环形网络。较佳地，所述电网系统包括4台发电机组、8条母线、10条输电线路、以及20个测量装置，其中，4条母线连接形成四边形环形网络。较佳地，所述多个测量装置包括电流互感器以及电压互感器。较佳地，所述电网系统还包括多台变压器，每一台发电机组与一台变压器连接。本专利技术含有环形网络的电网系统可以自动进行故障选相并保证故障选相的精确性和通用性，且硬件造价低、定位可靠。附图说明图1是本专利技术的供电系统示意图。图2是故障相等值电路图。图3是含有三角形环形网络的电网系统示意图。图4是故障录波单元的示意图。图5是故障录波器的结构示意图。图6是本专利技术本实施例3的三机电网系统示意图。图7是本专利技术实施例4的四机电网系统示意图。图8是测点C1、C3、C8的暂态电压曲线图。图9是测点C4、C6、C12的暂态电压曲线图。图10是测点C1～C4的电流扰动量曲线图。图11是测点C5～C8的暂态电流曲线图。图12是测点C9～C12的暂态电流曲线图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本专利技术的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本专利技术范围的限制，而只是为了说明本专利技术技术方案的实质精神。术语说明暂态分量：系统网络结构变化时，网络中电感、电容等储能元件而产生的电气量；它随指数规律衰减，过渡过程结束后不再存在。故障选相：当输电线路发生故障时，保护装置除能够测量出故障距离外，还能选出故障的相别，即故障选相。电流互感器(CT)：它是由闭合的铁心和绕组组成，它的作用是可以把数值较大的一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。电压互感器(PT)：它是带铁心的变压器，它的作用是将交流高电压转化成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等。发电机组(G)：是将其它形式的能转化为电能的电气设备。变压器(T)：利用电磁感应原理，将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种电压的交流电能的装置。母线(M)：在发电厂和变电所的各级电压配电装置中，指将发电机、变压器与各种电气设备连接起来的导线，起到汇集和分配电能的作用。输电线路(L)：指用绝缘子以及相应金具将导线及架空地线悬空架设在杆塔上，连接发电厂和变电站，以实现输送电能为目的的电力设施。主要由导线、架空线路、绝缘子、金具、杆塔等组成。测点：测量电压和电流的位置。以下结合图1、图2和图3对本专利技术进行说明。图1为本专利技术的供电系统示意图，其中M1、M2和M3为母线，G1、G2为发电机组，母线M1、M2和M3均通过输电线路连接，假设在t＝0s时，母线M2、M3之间的线路上发生三相短路故障。图2为故障相等值电路图。输电线路故障后，相当于在故障点处附加一个故障电源。其中，故障电源与正常情况下该点处的电压大小相等、方向相反。倘若不考虑线路对地电容和过渡电阻的影响，某一故障相的等值电路图如图2所示。假设在t＝0s时刻短本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有环形网络的电网系统中的故障线路判断方法，所述含有环形网络的电网系统包括多台发电机组、多条母线、多条输电线路，其中所述多台发电机组分别连接到不同的母线，部分母线通过部分输电线路连接形成环形网络，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、在每一条所述输电线路的端部设置测点；步骤二、检测每一个测点的暂态电压；步骤三、判断所述暂态电压中的最大暂态电压Umax；步骤四、判断具有所述最大暂态电压Umax的测点C；步骤五、判断所述测点C所在的输电线路L；步骤六、判断与输电线路L连接的母线Mk和母线Mk‑1，其中，与母线Mk连接的输电线路为L1k、L2k、……Lmk，其中m≥2，以及与母线Mk‑1连接的输电线路为L1(k‑1)、L2(k‑1)、……Ln(k‑1)，其中n≥2；步骤七、检测输电线路Lik上的靠近母线Mk的测点的暂态电流Iik，其中(i＝1，2……m)；步骤八、检测输电线路Lj(k‑1)的靠近母线Mk‑1的测点的暂态电流Ij(k‑1)，(j＝1，2……n)；步骤九、判断暂态电流Iik和暂态电流Ij(k‑1)中的最大暂态电流Imax；步骤十、判断故障线路，具有所述最大暂态电流Imax的输电线路为故障线路。...

【技术特征摘要】
1.一种含有环形网络的电网系统中的故障线路判断方法，所述含有环形网络的电网系统包括多台发电机组、多条母线、多条输电线路，其中所述多台发电机组分别连接到不同的母线，部分母线通过部分输电线路连接形成环形网络，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤一、在每一条所述输电线路的端部设置测点；步骤二、检测每一个测点的暂态电压；步骤三、判断所述暂态电压中的最大暂态电压Umax；步骤四、判断具有所述最大暂态电压Umax的测点C；步骤五、判断所述测点C所在的输电线路L；步骤六、判断与输电线路L连接的母线Mk和母线Mk-1，其中，与母线Mk连接的输电线路为L1k、L2k、……Lmk，其中m≥2，以及与母线Mk-1连接的输电线路为L1(k-1)、L2(k-1)、……Ln(k-1)，其中n≥2，K＝1,2,3，……；步骤七、检测输电线路Lik上的靠近母线Mk的测点的暂态电流Iik，其中(i＝1，2……m)；步骤八、检测输电线路Lj(k-1)的靠近母线Mk-1的测点的暂态电流Ij(k-1)，(j＝1，2……n)；步骤九、判断暂态电流Iik和暂态电流Ij(k-1)中的最大暂态电流Imax；步骤十、判断故障线路，具有所述最大暂态电流Imax的输电线路为故障线路。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述步骤二中，检测每一个所述测点的多个暂态电压并绘制暂态电压曲线；在所述步骤三中，判断所述暂态电压曲线的峰值中的最大值，该最大值为所述最大暂态电压Umax；在所述步骤七中，检测输电线路Lik上的靠近母线Mk的测点的多个暂态电流Iik并绘制暂态电流曲线，在所述步骤八中，检测输电线路Lj(k-1)的靠近母线Mk-1的测点的多个暂态电流I...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志刚，屈昕明，洪熊祥，
申请(专利权)人：中国电力工程顾问集团华东电力设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31