含有環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及電力領(lǐng)域，具體涉及一種含有環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國民經(jīng)濟迅速發(fā)展，社會用電需求不斷增加，高壓輸電線路難免發(fā)生各種故 障，這給整個電力系統(tǒng)的正常運行和可靠供電帶來了嚴(yán)重的危害與影響。所以研究高壓輸 電線路故障選相尤為重要。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，故障選相元件能準(zhǔn)確識別故障類型并 對保證繼電保護裝置有效動作，選擇性地切除故障相有重要的意義。
[0003] 阻抗法是在不考慮線路對地電容和電導(dǎo)情況下，利用測量的電壓、電流量求出故 障回路中的阻抗值從而來實現(xiàn)故障選相。阻抗法又可分為單端法和雙端法兩種。其中，單 端法原理簡單，但不能消除過渡電阻和對端系統(tǒng)阻抗變化引起對定位精度的影響；雙端法 相比單端法所需信息量大，仍然存在著由于雙端采樣頻率不一致和相位偏移引起的定位誤 差，因此在實際應(yīng)用中也存在著局限性。
[0004] 阻抗法主要是針對輻射形線路的故障選相，并不考慮電網(wǎng)的實際結(jié)構(gòu)。由于高壓 電網(wǎng)中的輸電線路多數(shù)是以環(huán)形網(wǎng)絡(luò)方式運行的，因此利用單端或雙端信息定位短路故障 點的方法難以適應(yīng)環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0005] 行波法定位速度快，精度高，不受過渡電阻、線路類型及系統(tǒng)運行方式的影響；但 是，它顯著的缺點是選相結(jié)果不可靠，且存在硬件造價高等問題。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 本實用新型的目的是提供一種含有環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)系統(tǒng)，起可以自動進行故障選 相并保證故障選相的精確性的作用。
[0007] 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種含有環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)系統(tǒng)，所述電網(wǎng)系 統(tǒng)包括多臺發(fā)電機組、多條母線、多條輸電線路以及故障錄波單元，所述多臺發(fā)電機組分別 連接到不同的母線，部分母線通過部分輸電線路連接形成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)；所述故障錄波單元包 括故障錄波器，通訊線以及測量裝置；其中所述測量裝置設(shè)置于每一條輸電線路的兩端，所 述通訊線的一端連接所述測量裝置，所述通訊線的另一端連接所述故障錄波器；以及所述 故障錄波器設(shè)置有判斷最大暫態(tài)電壓的電路和判斷最大暫態(tài)電流的電路。
[0008] 較佳地，所述電網(wǎng)系統(tǒng)包括3臺發(fā)電機組、8條母線、7條輸電線路、以及14個測量 裝置，其中，4條母線連接形成四邊形環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。
[0009] 較佳地，所述電網(wǎng)系統(tǒng)包括4臺發(fā)電機組、8條母線、10條輸電線路、以及20個測 量裝置，其中，4條母線連接形成四邊形環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。
[0010] 較佳地，所述多個測量裝置包括電流互感器以及電壓互感器。
[0011] 較佳地，所述電網(wǎng)系統(tǒng)還包括多臺變壓器，每一臺發(fā)電機組與一臺變壓器連接。
[0012] 本實用新型的含有環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)系統(tǒng)可以自動進行故障選相并保證故障選相 的精確性和通用性，且硬件造價低、定位可靠。
【附圖說明】
[0013] 圖1是本實用新型的供電系統(tǒng)示意圖。
[0014] 圖2是故障相等值電路圖。
[0015] 圖3是含有三角形環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)系統(tǒng)示意圖。
[0016] 圖4是故障錄波單元的連接示意圖。
[0017] 圖5是故障錄波器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖6是本實用新型本實施例3的三機電網(wǎng)系統(tǒng)示意圖。
[0019] 圖7是本實用新型實施例4的四機電網(wǎng)系統(tǒng)示意圖。
[0020] 圖8是測點Q、C3、Cs的暫態(tài)電壓曲線。
[0021] 圖9是測點C4、C6、C12的暫態(tài)電壓曲線。
[0022] 圖10是測點C4的電流擾動量曲線。
[0023] 圖11是測點C5~Cs的暫態(tài)電流曲線。
[0024] 圖12是測點C9~C12的暫態(tài)電流曲線。
【具體實施方式】
[0025] 以下將結(jié)合附圖對本實用新型的較佳實施例進行詳細(xì)說明，以便更清楚理解本實 用新型的目的、特點和優(yōu)點。應(yīng)理解的是，附圖所示的實施例并不是對本實用新型范圍的限 制，而只是為了說明本實用新型技術(shù)方案的實質(zhì)精神。
[0026] 術(shù)語說明
[0027] 暫態(tài)分量：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化時，網(wǎng)絡(luò)中電感、電容等儲能元件而產(chǎn)生的電氣量； 它隨指數(shù)規(guī)律衰減，過渡過程結(jié)束后不再存在。
[0028] 故障選相：當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時，保護裝置除能夠測量出故障距離外，還能選出 故障的相別，即故障選相。
[0029] 電流互感器（CT):它是由閉合的鐵心和繞組組成，它的作用是可以把數(shù)值較大的 一次電流通過一定的變比轉(zhuǎn)換為數(shù)值較小的二次電流，用來進行保護、測量等用途。如變比 為400/5的電流互感器，可以把實際為400A的電流轉(zhuǎn)變?yōu)?A的電流。
[0030] 電壓互感器（PT):它是帶鐵心的變壓器，它的作用是將交流高電壓轉(zhuǎn)化成低電 壓，即100V，電壓互感器一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表、繼電保護等。
[0031] 發(fā)電機組（G):是將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的電氣設(shè)備。
[0032] 變壓器⑴：利用電磁感應(yīng)原理，將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種 電壓的交流電能的裝置。
[0033] 母線（M):在發(fā)電廠和變電所的各級電壓配電裝置中，指將發(fā)電機、變壓器與各種 電氣設(shè)備連接起來的導(dǎo)線，起到匯集和分配電能的作用。
[0034] 輸電線路（L):指用絕緣子以及相應(yīng)金具將導(dǎo)線及架空地線懸空架設(shè)在桿塔上， 連接發(fā)電廠和變電站，以實現(xiàn)輸送電能為目的的電力設(shè)施。主要由導(dǎo)線、架空線路、絕緣子、 金具、桿塔等組成。
[0035] 測點：測量電壓和電流的位置。
[0036] 以下結(jié)合圖1、圖2和圖3對本實用新型進行說明。
[0037] 圖1為本實用新型的供電系統(tǒng)示意圖，其中乂為和^為母線，GpG2為發(fā)電機組， 母線I為和M3均通過輸電線路連接，假設(shè)在t=Os時，母線M2、M3之間的線路上發(fā)生三相 短路故障。
[0038] 圖2為故障相等值電路圖。輸電線路故障后，相當(dāng)于在故障點處附加一個故障電 源。其中，故障電源與正常情況下該點處的電壓大小相等、方向相反。倘若不考慮線路對地 電容和過渡電阻的影響，某一故障相的等值電路圖如圖2所示。
[0039] 假設(shè)在t=Os時刻短路點在正常運行條件下的電壓表達式為
[0040]u(t) = _Umsin(cot+a) (1)
[0041] 對左側(cè)回路列寫全微分方程，如式（2)所示：
[0047] 由式⑶中可以看出，短路故障時暫態(tài)分量中包有豐富的衰減直流分量。本實用 新型定義電壓差值k是線路Lm兩端測點的暫態(tài)電壓量du"和dun之差，表達式如式（4)所 示：
[0048]k=dum-dun (4)
[0049] 由式⑷可以看出，當(dāng)k>0時，電流由節(jié)點M流經(jīng)節(jié)點N;反之，當(dāng)k< 0時，電流 由節(jié)點M流經(jīng)節(jié)點N。
[0050] 當(dāng)電網(wǎng)中發(fā)生短路故障時，在故障點處產(chǎn)生的暫態(tài)分量將使得不同位置處的電 壓、電流發(fā)生不同程度的畸變。這是因為在故障分量網(wǎng)絡(luò)中，只存在故障點處一個電源單獨 作用，故障點處暫態(tài)電壓的峰值最大。
[0051] 圖3為含有三角形環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)系統(tǒng)示意圖。在圖3中，設(shè)母線指向輸電線路 的方向為電流的正方向，且假設(shè)輸電線路L23發(fā)生短路故障。
[0052] 通過各測量裝置提取各測點（；~C12的暫態(tài)電壓、電流，由于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障 時，離故障點越近的地方電壓越大，測點C2、C3、C7或測點C4、C5、C9提取的暫態(tài)電壓曲線的峰 值最大。
[0053] 現(xiàn)在假設(shè)測點C3提取的暫態(tài)電壓最大（測點C2、C7、C4、C5、C9和測點C3的分析方 法一樣），則線路L12、L23和L25是可能的故障線路。
[0054] 計算的電壓差值將滿足k21>0、k7S>0，說明線路L12上電流di12由M2流經(jīng)Mi，線路L25 上電流乜25由M2流經(jīng)M5。由于線路L23發(fā)生短路故障，因此故障線