具有故障点定位功能的电网系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种具有故障点定位功能的电网系统，包括多台发电机组、多条母线、多条输电线路以及故障录波单元，其中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、测量装置以及通讯线，其中该测量装置设置于每一条输电线路的两端并用于测量该输电线路两端的暂态电压和暂态电流；通讯线的一端连接测量装置，通讯线的另一端连接故障录波器。以及该故障录波器设置有：计算暂态电压差值的电路、计算电压变化率的电路以及计算电压变化率之和的电路。本实用新型专利技术的具有故障点定位功能的电网系统能够实现短路故障点的精确定位。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力领域，具体涉及一种含有三角形环形网络的具有故障点定位 功能的电网系统。
技术介绍
目前，现有的传统高压输电线路故障定位方法大致可分为行波定位和基于电气量 定位两大类。行波法是当高压输电线路发生故障时，故障点处产生的暂态行波沿线路向周 围传播的过程中会出现一定的时间延时来定位故障的。基于电气量定位是指在不考虑线路 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，从而计算出故 障点与某测点的距离来实现故障定位。其中，该方法又可以细分为单端法和双端法两种。 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。 基于电气量定位方法主要是针对辐射形线路的故障点定位，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。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种具有故障点定位功能的电网系统，从而解决含有环 形网络的电网系统的故障点定位难题。 为实现上述目的，本技术提供了一种具有故障点定位功能的电网系统，所述 具有故障点定位功能的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 波单元，其中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、测量装置以及通讯线；其中所述测量装置设置于每一条输电线路的两端并用于测 量该输电线路两端的暂态电压和暂态电流；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设置有：计算暂态电压差值的电 路、计算电压变化率的电路以及计算电压变化率和值的电路。较佳地，所述故障录波器包括MMI模块，所述MMI模块用来存储所有测量单元检测 的暂态电压和暂态电流。较佳地，所述故障录波器还包括录波CPU模块，所述录波CPU模块以32位嵌入式 微处理器系统及工业级总线为核心，并包括DSP部分和CPU部分。较佳地，所述故障录波器还包括MMI模块。较佳地，所述通讯线为RS485。 较佳地，所述电网包括6条母线，6条输电线路，其中3条母线通过3条输电线路连 接形成三角形环网。 本技术的具有故障点定位功能的电网系统能够实现短路故障点的精确定位。 同时结果不受系统运行方式和过渡电阻的影响，广泛适用于35kV~500kV的高压输电线 路。【附图说明】 图1是具有故障点定位功能的多机电网系统示意图； 图2是具有故障点定位功能的两机电网系统不意图； 图3是故障录波单元的连接示意图；以及 图4是故障录波器的结构示意图。【具体实施方式】 以下将结合附图对本技术的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实 用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本技术范围的限 制，而只是为了说明本技术技术方案的实质精神。 以下将结合附图对本技术的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实 用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本技术范围的限 制，而只是为了说明本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。 图1为具有故障点定位功能的电网系统示意图。如图1所示，具有故障点定位功 能的电网系统（下文简称电网系统）包括发电机组GpG2……、GK1、Gk2、……Gn，变压器1\、 T2、……Tkl、Tk2、……Tn，母线MnM2、……Mp……Mk+Mk、……、Mn，输电线路L12、L2i、Lik、 L(k_1)k,……Lln，其中，虚线的位置表示可能存在多条母线和多条输电线路。 发电机组匕与变压器!\电连接，发电机组62与变压器1~2电连接，……，发电机 组Gh与变压器T^电连接，发电机组G^与变压器Tkl电连接，发电机组G"与变压器T"电 连接，变压器T"分别连接到一条母线上，母线MMn通过输电线路连接形成n边形环 形网络。n边形环形网络上的每一条母线分别与连接到变压器上的母线通过输电线路电连 接。在每一条输电线路的两端设置测点（图未示），每一个测点设置一个测量单元，下文将 详细描述。 如图2所示，具有故障点定位功能的电网系统还包括故障录波单元，故障录波单 元包括故障录波器、通讯线以及测量装置，测量装置由电流互感器（CT)和电压互感器（PT) 等组合而成，并分别用于检测各个测点的暂态电压和暂态电流，其中电流互感器（CT)用来 采集暂态电流，电压互感器（PT)用来采集暂态电压，并通过通讯线将该暂态电压和暂态电 流传送给故障录波器，在本实施例中，通讯线为RS485或光纤。 本技术解决的是在确定了故障线路的情况下如何确定故障点在故障线路上 的具体位置的问题。 因此，如图1所示，根据本技术的一个方面，以输电线路发生短路故障 为例来说明故障点定位方法。 与母线Mk连接的所有非故障线路的电压变化率为klf，与母线Mk_^接的所有非故 障线路的电压变化率为kqf，其中 klf=Eka (1) kqf=Ekiq (2) 根据故障点处电压相等的原则，有 duk+klfl=dutD+k^O^k-D-l) (3) 式中1是故障点距离母线Mk的距离。 通过式（1)~式（3)可得： 故障线路中故障点的距离1的具体表达式 利用式⑷即可以实现多边形环形网络中故障点的精确定位。 下面参考图2对各步骤进行具体说明。 步骤一、确定故障线路，其中，故障线路的一端连接到母线Mk，故障线 路L(k-；〇k 的另一端连接到母线Mk_1; 步骤二、检测故障线路两端的暂态电压duduk，其中，（^当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有故障点定位功能的电网系统，其特征在于，所述具有故障点定位功能的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波单元，其中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、测量装置以及通讯线；其中所述测量装置设置于每一条输电线路的两端并用于测量该输电线路两端的暂态电压和暂态电流；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设置有：计算暂态电压差值的电路、计算电压变化率的电路以及计算电压变化率和值的电路。

【技术特征摘要】

【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：新型
国别省市：上海;31