-KM 二、动作原理 图25-1是采用DH-2AG 型重合闸继电器的三相一次式电气自动重合闸装置的展开图(图中仅绘出了与ZCH 有关的部分)。这种ZCH 属于一次式电气自动重合闸。 1. 正常运行是时电容C 的充电回路 线路正常运行时,断路器在合闸状态,其DL 3常闭接点断开;控制开关KK 在合闸后位置时,接点KK 21-23接通,ZCH 中的电容C 处在充电状态。如图25-2（A ）所示，其充电通路为+K M →KK 21-23→4R →C →-KM ；此时，信号灯XD 亮，指示控制母线KM 的电压正常，电容C 已处在充电状态。 2．ZCH 装置的起动 当断路器DL 事故跳闸，面控制开关KK 仍处在合闸位置时，接点KK 21-23但断路器事故跳闸时，其辅助常闭接点DL 闭合，接通了ZCH 的起动回路，于是ZCH 中的时间继电器SJ 经它本身的瞬时常闭接点SJ 2而动作。SJ 动作后，其常闭接点SJ 2瞬时断开，使电阻5R 串入 SJ 的线圈电路中，这时SJ 继续保持在动作状态，串入5R 的目的是为了限制流过SJ 线圈的电流，免使线圈受热（图中SJ 的线圈不是按长期接上额定电压来设计的）。ZCH 的起动如图25-2（B ）所示。时间继电器SJ 动作后，其通路为+KM →KK 21-23→SJ →5R →DL 3→-KM 经一定时间其延时闭合的常开接点SJ 1接通。此时，电容器C 就对ZCH 中的中间继电器ZJ 的电压器ZJ 的电压线圈放电，使ZJ 动作，并起动ZCH 装置，如图25-2（C ）所示，其通路为C →SJ 1→ZJ →C 。 3．ZCH 动作使断路器重合闸 中间继电器ZJ 动作后，其常闭接点ZJ 4打开，使XD 熄灭，指示ZCH 已经动作，其出口回路接点ZJ 2，ZJ 1已经接通。此时，断路器控制回路中的合闸接触器HC 被接通而动作，使断路器重新合闸，如图25-2（D ）所示，其通路为+KM →KK 21-23→ZJ 2→ZJ 1→ZJ →→1QP →TBJ 2→DL 2→HC →-KM 。中间继电器ZJ 是由电容器C 放电而动作的，由于放电时间短，为了使ZJ 能够自保持，所以在ZCH 的出口回路中串入了ZJ 的电流线圈，使ZJ 本身的常开接点ZJ 1，ZJ 2闭合，接通ZJ 的电流线圈，以保持ZJ 处于动作状态。在断路器合闸后，断路器的辅助接点DL 2断开，而使ZJ 的自保持解除。在ZCH 的出口回路中串联信号继电器XJ 的目的，是为了记录ZCH 的动作，并给出ZCH 动作的信号。 断路器重合成功以后，所有继电器自动复归到原来位置，而电容器又恢复充电，要使ZCH 退出工作时，将出口回路的切换片1QP 断开。 三,DH-2型继电器如何满足ZCH 的基本要求 1、ZCH 只重合一次 如果故障为永久性的,则断路器在ZCH 的作用下重合后,继电保护器将使断路器再次跳闸。断路器在第二次跳闸后,ZCH 又要起动,使其时间继电器SJ 动作。但由于电容器C 还来不及充满电(充电时间表需15～25秒),所以电容C 的放电电压很低,起动不了中间继电器ZJ,因而ZCH 的出口回路不会接通,这就保证了ZCH 只能重合一次。 2. 用控制开关断开断路器时,ZCH 不应动作 如图25-1所示,在停电操作时,控制开KK 的手柄放在“预备跳闸”及“跳闸后”位置,此时KK 21-23断开,ZCH 失去合闸电源。而KK 2-4闭合,使电容C 先对电阻6R 放电,而使中间继电器ZJ 失去动作条件。 3. 当ZCH 出口回路的中间继电器ZJ 接点ZJ 2与ZJ 1被卡住时,防止断路器多次重合于故障线路上(即所谓“防跳”) 的措施 图25-1所示的电路中,采用了两套“防跳”措施: (1) 在中间继电器ZJ 电流线圈回路(即其保持回路)中,串接了它自己的两对常开接点ZJ 1和ZJ 2,万一其中一对常开接点 被卡住时,另一对常开接点仍能正常断开,不致发生断路器“跳跃”的现象。 (2) 为了进一步防止在ZJ 的两对接点被卡住时,断路器仍然可能发生“跳跃”的情况,则在断路器的跳闸线圈TQ 回路 中,又串接了防跳继电器TBJ 的电流线圈。当断路器事故跳闸时,TBJ 动作。当ZJ 的两个串联的常开接点被粘住时,TBJ 的电压线圈经过自身的常开接点TBJ1→XJ →ZJ 电流线圈→ZJ 1→ZJ 2→KK 21-23→+KM 而带电自保持,它在合闸接触器 HC 回路中的常闭接点TBJ 3也同时保持断开,使合闸接触器HC 不会接通,从而达到了“防跳”的目的。 4. 用控制开关手动合闸到故障线路上时,ZCH 不应动作 当运行人员操作控制开关,断路器合闸到故障线路上时,线路保护动作使断路器跳开,这时由于电容器C 还来不及充电到所需的电压,ZJ 不会动作,断路器不再重合。
中国石油大学（华东）现代远程教育 毕业设计（论文） 题目：配电网单相接地故障的仿真分析学习中心：天津滨海奥鹏学习中心 年级专业：网络10春电气工程及其自动化 学生姓名：吴燕燕学号： 18 指导教师：郑淑慧职称：教授 导师单位：中国石油大学（华东） 中国石油大学（华东）远程与继续教育学院 论文完成时间： 2011 年 12 月 23日 摘要
为了提取配电网单相接地故障选线和故障测距的暂态故障特征量，基于Matlab的Simulink仿真环境，搭建了小电流接地系统的配电网络仿真模型并综合考虑不同短路时刻、不同接地电弧电阻、不同故障距离和线路长度等多个因素，对配电网小电流接地系统的单相接地故障进行了大量仿真。在配电网单相接地短路故障后的第1个工频周波(O～O．02 s)内故障线路的零序电流包络线的变化速度比非故障线路变化缓慢，包络面积大，但与非故障线路首半波极性相反。仿真分析表明此暂态特性不受短路时刻、电弧电阻、故障距离和消弧线圈被偿度的影响，为单相接地故障选线和故障测距的研究提供了理论依据。 关键词：配电网；仿真模型零序电流；单相接地故障；补偿度；故障相电压
第一章引言 我国35 kV、10 kV(6 kV)配电网中性点运行方式一般为不接地或经消弧线圈接地。当发生单相接地故障时允许继续运行1～2 h，及时查找故障线路和故障点是提高供电可靠性的保证。基于稳态分量的单相接地选线方法有5次谐波电流的幅值方向法【1,2】，注入信号源法【3】，零序电流有功分量法【4,5】等，由于稳态零序电流幅值较小，基于稳态分量的单相接地选线准确率不高；消弧线圈短时并联电阻【6,7】，可提高接地选线的可靠性，但不能很好发挥消弧线圈的作用。近年来，以小波变换为理论研究工具，分别提出了应用零序电流小波变换系数模值大小与极性【8-13】零序电流小波变换系数模值的积分【14】、零序电压流的小波变换系数之比【15】作为选线判据，但受短路时刻、网络结构、线路长度、接地点的位置、电弧电阻及被分析信号的数据长度、小波基的选取等多因素的影响较大。研究小电流接地系统单相接地暂态过程特点是单相接地故障选线和测距方法的理论基础，目前关于这方面的文献很少。
目录 1 选题背景 (1) 1.1 指导思想 (1) 1.2 设计目的及内容 (1) 2 方案论证 (1) 2.1 自动重合闸的概念 (1) 2.1.1 自动重合闸装置的概念 (1) 2.1.1 重合闸装置的分类 (2) 2.2 自动重合闸的基本要求 (3) 2.3 自动重合闸的分类 (3) 2.4 自动重合闸的选择原则 (4) 2.4.1 三相普通一次重合闸方式 (4) 2.4.2 单相重合闸及综合重合闸方式 (4) 2.5 三相自动重合闸保护原理 (4) 2.6 三相自动重合闸保护的意义 (5) 3 过程论述 (5) 3.1 原始资料的分析 (5) 3.2 重合闸时限的整定 (6) 3.2.1 重合闸时限的整定原则 (6) 3.2.2 HP线路重合闸启动时间的整定 (7) 3.2.3 N、H母线侧重合闸启动时间的整定 (7) 3.2.4 MN线路的M侧、N侧重合闸启动时间的整定 (8) 4 重合闸与继电保护的配合 (9) 4.1 重合闸前加速保护 (9) 4.2 重合闸后加速保护 (10) 5 结果分析 (11) 6 总结 (11) 参考文献 (12)
1 选题背景 1.1 指导思想 系统事故的发生除了由于自然条件的因素[如遭受雷击等]以外，一般都是由于设备制造上的缺陷，设计和安装上的错误。检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只要发挥人的主观能动性，正常地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可以大大减少事故发生的机率把事故发生消灭在发生之前。 1.2 设计目的及内容 1.2.1 设计目的 在完成了继电保护理论学习的基础上，为了进一步加深对理论知识的理解，通过此次线路保护自动重合闸保护的设计，巩固所学的理论知识，提高解决问题的能力。 1.2.2 设计内容 (1)分析三相自动重合闸保护原理，重合闸的意义； (2)进行HP线路重合闸启动时间计算； (3)进行N、H母线侧重合闸启动时间计算； (4)进行MN线路的M侧、N侧重合闸启动时间计算； 2 方案论证 2.1 自动重合闸的概念 当输电线路上发生故障后继电保护装置将断路器跳开，经过预定的延时后，能够自动地将跳开的断路器重新合闸。若线路发生瞬时性故障跳闸时，当瞬时性故障消失后，自动重合闸装置能在极短的时限内重新合上线路断路器，恢复线路的正常供电。若线路发生永久性故障时，则自动重合闸不成功，故障线路再次跳闸，迅速切除故障线路，保证其他运行线路的供电。 2.1.1 自动重合闸装置的概念 自动重合闸装置（ZCH）又称自动重合器，是用于配电网自动化的一种智能化开关设
课程设计 ( 论文 )- 基于 MATLAB的电力系统单相短路故障分析与 仿真
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电力系统分析课程设计说明书题目：单相接地短路 专业：电气工程及其自动化 班级：电气 1307 姓名：陈欢
目录 课程设计（论文）任务书 ----------------------- （1）引言 ------------------------------------------------------------------- （ 3）第一章．电力系统短路故障分析------------------------------- （ 4）第二章．电力系统单相短路计算-------------------- （ 5）2.1 简单不对称故障的分析计算---------------------- （ 5） 2.1.1. 对称分量法 ------------------- （5） 2.2 单相接地短路------------------------------ （ 6） 2.2.1. 正序等效定则 ---------------------------- （6） 2.2.2. 复合序网 --------------------------------- （6） 2.2. 3. 单相接地短路分析 --------------------------- （7）第三章．电力系统单相短路时域分析 ---------------- （ 10）3.1 仿真模型的设计与实现------------------------ （10） 3.1.1. 实例分析 -------------------------------- （10） 3.1.2. 仿真参数 ----------------------------- -- -- -- （11）3.2 仿真结果分析------------------------------- （13） 结束语 ----------------------------------------- （ 18）参考文献 --------------------------------------- （ 18）
第35卷增刊继电器 Vol.35 Suppl. 2007年12月1日 RELAY Dec. 1, 2007 自适应单相重合闸的研究现状及展望 程玲1，吴剑波2 （1/华北电力大学电力工程系，河北 保定 071003; 2.国网运行有限公司宜昌超高压管理处葛洲坝换流站，湖北 宜昌 443000) 摘要：简要分析了国内外单相自适应重合闸技术的现状和成果，并指出一些不足之处，随着大容量远距离输电和用电负荷快速增长，我国超高压电网规模不断扩大，特高压交、直流输电工程的启动，对单相自适应重合闸提出了新的挑战，也对单相自适应重合闸的发展提出了一些建议 。 关键词:单相自适应重合闸；瞬时故障与永久故障识别；数学形态学；特高压；暂态保护 Present achievements and prospects of single-pole adaptive reclosure Cheng Ling1, WU Jian-bo2 (1.School of Electrical Engineering North China Electric Power University，Baoding 071003，China; 2.Gezhouba Converting Plant, Yichang EHV Administration, Sate Grid Corporation of China,Yichang 443000, China) Abstract: The present status and research result of single-pole adaptive reclosure technology both home and abroad are analyzed,and point out some deficiencies;As the fast growth of load along with the large capacity long-distance range of electric transmission, the extra high voltage electrical network scale of our country expands unceasingly, the alternative junction the direct current transmission project of the ultra-high voltage starts, proposing the new challenge to the single- pole adaptive reclosure; Put forward some proposals to the single- pole adaptive reclosure on development. Key words: single-pole adaptive reclosure; identification of transient fault from permant fault; mathematic morphological; ultra high voltage; transient protection 中图分类号：TM77 文献标识码： A 文章编号： 1003-4897(2007)S-0246-05 0 引言 自动重合闸技术在我国架空输电线路上获得普遍应用，其目的是为了在瞬时故障消除后使线路重新投入运行。由于绝大部分故障是瞬时性故障，因此采用自动重合闸可大大提高供电的可靠性，提高电力系统并列运行的稳定性。但目前的重合闸技术有以下两个主要问题：①不能区分瞬时和永久故障，可能重合于大电源系统的出口永久故障，使电力系统及电力设备又一次受到严重故障的冲击；② 不能判别故障点是否已经熄弧，重合闸出口的延时是固定的，可能造成瞬时性故障因故障点尚未熄弧而重合不成功。 据统计，在我国超高压输电线路上，90%以上的故障是单相接地故障，而单相接地故障中约有80%为瞬时性故障，所以在我国500KV线路上大多采用单相自适应重合闸消除单相接地故障，提高系统运行的稳定水平，另外单相重合闸的过电压比三相重合闸低很多，在特高压线路上拟采用单相重合闸。 本文主要综述了近二十年来，国内外单相自适应重合闸技术的研究成果，对它们的应用局限性也一一指出；并针对目前国家电网建设的新动态，对自适应重合闸提出了新的要求，分析了自适应重合闸技术的发展方向。 1 自适应重合闸技术的研究现状 近年来，单相自适应重合闸的理论和方法日趋成熟，为其实用化奠定了理论基础。其中典型的有电压判据方法_、人工神经网络的智能识别方法以及基于电弧原理提取故障暂态高频信号特征来判断故障性质的判别方法，现分别细述如下： 1.1 利用耦合电压的判据 文献[1]单相自动重合闸过程中判别瞬时故障和永久故障的方法，主要是考察一相跳闸后，另外
单相重合阐是指线路上发生单相接地故障时，保护动作只跳开故障相的断路器并单相重合;当单相重合不成功或多相故障时，保护动作跳开三相断路器，不再进行重合。由其他任何原因跳开三相断路器时，也不再进行重合。 综合重合闸是指，当发生单相接地故障时采用单相重合闸方式，而当发生相间短路时采用三相重合闸方式。 在下列情况下，需要考虑采用单相重合闸或综合重合闸方式： (1)220kV及以下电压单回联络线、两侧电源之间相互联系薄弱的线路(包括经低一级电压线路弱联系的电磁环网)，特别是大型汽轮发电机组的高压配出线路。 (2)当电网发生单相接地故障时，如果使用三相重合闸不能保证系统稳定的线路。 (3)允许使用三相重合闸的线路，但使用单相重合闸对系统或恢复供电有较好效果时，可采用综合重合闸方式。例如。两侧电源间联系较紧密的双回线路或并列运行环网线路，根据稳定计算，重合于三相永久故障不致引起稳定破坏时，可采用综合重合闸方式。当采用三相重合闸时。采取一侧先合，另一侧待对侧重合成功后实现同步重合闸的分式。 (4)经稳定计算校核，允许使用重合闸。 44．选用线路单相重合闸或综合重合闸的条件是什么? 答：单相重合阐是指线路上发生单相接地故障时，保护动作只跳开故障相的断路器并单相重合；当单相重合不成功或多相故障时，保护动作跳开三相断路器，不再进行重合。由其他任何原因跳开三相断路器时，也不再进行重合。 综合重合闸是指，当发生单相接地故障时采用单相重合闸方式，而当发生相间短路时采用三相重合闸方式。在下列情况下，需要考虑采用单相重合闸或综合重合闸方式：(1)220kV及以下电压单回联络线、两侧电源之间相互联系薄弱的线路(包括经低一级电压线路弱联系的电磁环网)，特别是大型汽轮发电机组的高压配出线路。(2)当电网发生单相接地故障时，如果使用三相重合闸不能保证系统稳定的线路。(3)允许使用三相重合闸的线路，但使用单相重合闸对系统或恢复供电有较好效果时，可采用综合重合闸方式。例如。两侧电源间联系较紧密的双回线路或并列运行环网线路，根据稳定计算，重合于三相永久故障不致引起稳定破坏时，可采用综合重合闸方式。当采用三相重合闸时。采取一侧先合，另一侧待对侧重合成功后实现同步重合闸的分式。(4)经稳定计算校核，允许使用重合闸。 45．重合闸重合于永久性故障上对电力系统有什么不利影响? 答：当重合闸重合于永久性故障时，主要有以下两个方面的不利影响：(1)使电力系统又一次受到故障的冲击；(2)使断路器的工作条件变得更加严重，因为在很短时间内，断路器要连续两次切断电弧。 46．单相重合闸与三相重合闸各有哪些优缺点? 答：这两种重合闸方式的优缺点如下：(1)使用单相重合闸时会出现非全相运行，除纵联保护需要考虑一些特殊问题外，对零序电流保护的整定和配合产生了很大影响，也使中、短线路的零序电流保护不能充分发挥作用。(2)使用三相重合闸时，各种保护的出口回路可以直接动作于断路器。使用单相重合闸时，除了本身有选相能力的保护外。所有纵联保护、相间
1）瞬时性故障：在线路被继电保护迅速断开后，电弧即行熄灭，故障点的绝缘强度重新恢复，外界物体也被电弧烧掉而消失，此时，如果把断开的线路断路器再合上，就能恢复正常的供电，因此称这类故障为“瞬时性故障”。 （2）永久性故障：在线路被断开以后，故障仍然存在，这时即使再合上电源，由于故障仍然存在，线路还要被继电保护再次断开，因而就不能恢复正常的供电。此类故障称为“永久性故障”。 二.基本要求 1，在下列情况下，重合闸不应动作： 1）由值班人员手动操作或通过遥控装置将断路器断开时； 2）手动投入断路器，由于线路上有故障，而随即被继电保护将其断开时。因为在这种情况下，故障是属于永久性的，它可能是由于检修质量不合格、隐患未消除或者保安的接地线忘记拆除等原因所产生，因此再重合一次也不可能成功。 2，除上述条件外，当断路器由继电保护动作或其它原因而跳闸后，重合闸均应动作，使断路器重新合闸。 3，为了能够满足第1、2项所提出的要求，应优先采用由控制开关的位置与断路器位置不对应的原则来起动重合闸，即当控制开关在合闸位置而断路器实际上在断开位置的情况下，使重合闸起动，这样就可以保证不论是任何原因使断路器跳闸以后，都可以进行一次重合。当用手动操作控制开关使断路器跳闸以后，控制开关与断路器的位置仍然是对应的。因此，重合闸就不会起动。 4，自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定。如一次式重合闸就应该只动作一次，当重合于永久性故障而再次跳闸以后，就不应该在动作；对二次式重合闸就应该能够动作两次，当第二次重合于永久性故障而跳闸以后，它不应该再动作。 5，自动重合闸在动作以后，一般应能自动复归，准备好下一次再动作。但对10KV及以下电压的线路，如当地有值班人员时，为简化重合闸的实现，也可采用手动复归的方式。采用手动复归的缺点是：当重合闸动作后，在值班人员未及时复归以前，而又一次发生故障时，重合闸将拒绝动作，这在雷雨季节，雷害活动较多的地方尤其可能发生。 6，自动重合闸装置应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电保护的动作，以便更好地与继电保护相配合加速故障的切除。 7，在双侧电源的线路上实现重合闸时，应考虑合闸时两侧电源的同步问题，并满足所提出的要求。 8，当断路器处于不正常状态（如操作机构中使用的气压、液压降低等）而不允许实现重合闸时，应将自动重合闸装置锁闭。
不同接地方式配电系统的单相接地故障仿真分析 陈亚,任建文 (华北电力大学电气工程学院,河北保定071003) 摘要:首先介绍了配电网的3种接地方式(不接地、经电阻接地、谐振接地)的原理和特点,然后利用MAT2 LAB仿真平台,对某10k V配电网的这三种接地方式进行了仿真比较,针对该配电网的输电线单相接地问题给出了较为准确的数值仿真解,指出了中性点经消弧线圈接地方式是目前比较合理的接地方式。 关键词:配电网; 谐振接地; 消弧线圈; 仿真 中图分类号:T M727 文献标识码:A 文章编号:100324897(2005)0520067205 0 引言 10kV配电网中性点的接地方式是一个涉及面非常广的综合性问题,它不仅是一个技术问题,还是一个经济问题。首先,从技术的角度而言,它与整个电力系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、继电保护以及通信干扰和接地装置等技术问题有密切的关系。其次,配电网中性点接地方式的选择必须与整个系统发展的现状和发展规划进行技术经济比较,必须全面考虑其技术经济指标。随着电力工业的迅速发展和对供电质量要求的提高,选择一种有效的中性点接地方式是十分重要的。 1 配电网中性点接地方式 传统的配电网接地方式有3种:中性点不接地、经电阻接地及谐振接地。下面对这3种接地方式的原理及其特点做一个简单介绍[1,4,5]: 中性点不接地,实际上是经过集中于电力变压器中性点的等值电容(绝缘状态欠佳时还有泄漏电阻)接地的,其零序阻抗多为一有限值,而且不一定是常数。此时,系统的零序阻抗呈现容性,因接地程度系数k<0,ΔU可能高于相电压,故非故障相的工频电压升高会略微高过线电压。最早的城市配电网由于规模不大,多采用中性点不接地方式。在这种接地方式下,系统发生单相接地故障时,流过故障点的电流为线路的电容性电流。在规模不大的架空线路网架结构中,这个值是相当小的,对用户的供电影响不大。而且各相间的电压大小和相位维持不变,三相系统的平衡性未遭破坏,允许继续运行一段时间(2h以内)。但是这种接地方式有一个极大的缺陷,就是当接地电流超过一定值时容易产生弧光接地过电压,将使系统的安全性受到很大的影响,对系统绝缘水平要求提高。近几年国家和地方大力投资进行城网、农网改造,电网规模扩大,电缆线路不断增加,6～35k V中压配电网原有的中性点不接地方式已不再适宜,并已逐渐被其他接地方式取代。 对于中压电网来说,中性点经电阻接地的最初出发点,主要是为了限制电弧接地过电压。电阻接地方式可以避免不接地方式中弧光接地过电压的产生,同时由于增大了故障线路的接地电流,使得故障选线可以很方便地实施,进而实现快速跳闸,使非故障线路不需要长时间承受过电压,降低了绝缘水平要求。对于以电缆为主又能实现环网供电的城市配电网,这是一种较为理想的接地方式。因为以电缆线路为主的电网发生单相接地故障时,流过故障点的电容电流很大,容易发展为相间故障,且多为永久性接地故障,需要及时跳闸,切除故障线路。而环网供电可保证供电的连续性,最大限度地减少停电范围。从目前国内农网及城网的发展情况看,依然是架空线路占多数,或架空线路和电缆混合电网,环网供电水平较低。这些情况决定了国内配电网以中性点经消弧线圈接地,也就是通常所说的谐振接地方式为主要的接地方式。 谐振接地系统即中性点经消弧线圈接地的电力系统。因为消弧线圈是一种补偿装置,故通常又被称为补偿系统。消弧线圈是一种铁心带有空气间隙的可调电感线圈。它装设于配电网的中性点。瞬间单相接地故障可经消弧线圈动作消除,保证系统不断电;永久单相接地故障时消弧线圈动作可维持系统运行一定时间,可以使运行部门有足够的时间启动备用电源或转移负荷,不至于造成被动;系统单相接地时消弧线圈动作可有效避免电弧接地过电压,对全网电力设备起保护作用;由于接地电弧的时间缩短,使其危害受到限制,因此也减少了维修工作 76 第33卷第5期2005年3月1日 继电器 RE LAY Vol.33No.5 M ar.1,2005
!""#年$月第%卷第$期 电&力&设&备 ’()*+,-*.(’/0-12)3+ !4.35!""# 67(8%978$ ,**-.同杆双回线自适应重合闸方案 沈!军"!张!哲"!郑玉平"!李九虎"!孟国凯# !南京南瑞继保电气有限公司"江苏省南京市&!!!%%#&"浙江临安市供电局"浙江省临安市(!!(%%$ 摘要!-$$%&同杆双回线在电力系统中具有举足轻重的作用!该项目通过综合两回线信息!将非严重永久故障判据#辅助判据以及按相顺序重合原则完美地结合起来!实现了同杆双回线的自适应重合闸功能!从而最大限度地提高了电力系统的稳定性"目前该项目成套保护装置已通过鉴定!并已推广应用"文章着重介绍了该项目的自适应重合闸的原理及保护配置!并对带并联电抗器的电压判据作了改进" 关键词!同杆双回线$非严重永久故障判据$辅助判据$按相顺序重合$电力系统稳定性$自适应重合闸 中图分类号!)*++6 "&引言 随着电力系统的发展!由于同杆双回线占用线路走廊窄!具有较高的经济价值!因此-$$%&输变电线路采用同杆双回线已成为必然的选择"由于-$$%&电压等级的同杆双回线担负着系统大容量潮流输送的任务!因此它的正常运行对电力系统的稳定有着重要意义" 同杆双回线装设在同一杆塔上!线间的距离较近!可能会出现跨线故障!当发生跨线故障时!常规的重合闸会合于跨线永久故障!虽然对于各回线路!仍然体现为单相故障!但对于整个电力系统来说!则与重合于多相故障无异!这对系统的冲击很大!并且重合后两回线路均跳开!可能造成一个地区电网潮流严重的不足!从而对系统的稳定以及设备运行造成严重的影响!极端情况下可能导致系统失稳以及损坏电力设备" -$$%&同杆双回线均采用单相重合闸方式!当发生单相接地故障!故障相跳闸后!由于同杆双回线的静电耦合和电磁耦合作用较强!故障相恢复电压较高!使得潜供电弧熄灭时间较短!当潜供电弧还未熄灭或者熄灭的时间较短!还不足以使得故障点绝缘强度恢复!由于常规重合闸无法识别此现象!当重合闸动作时!会使得故障点重新被击穿!导致瞬时性故障重合失败"另外!常规重合闸不能识别故障的严重程度!可能会重合于出口严重故障!这对系统以及电力运行设备也会产生很大的影响" 针对此现状!国电公司调度中心%四川省电力公司及南瑞继保电气有限公司申报了国电公司重点科技项目/-$$%&同塔双回输电线路保护研究0!该项目的成套保护及自适应重合闸装置C>均已顺利通过验收!目前已经在四川洪龙双回线以及福建福州变可门电厂等双回线上投入运行"本文详细介绍了自适应重合闸的工作原理及保护配置和通道连接等!并对有并联电抗器时的电压判据进行了改进"$&自适应重合闸原理 当同杆双回线发生故障!故障相跳闸后!健全相 对故障相会产生恢复电压!恢复电压包括电容耦合电压以及电磁耦合电压"电容耦合电压包括相间电容耦合电压以及线间电容耦合电压!其幅值不受线路长度的影响$电磁耦合电压由线间以及相间的互感产生"由于恢复电压的影响!使得故障点潜供电弧的熄灭比较困难!为了加快潜供电弧的自熄!目前比较常用的方法是在三相并联电抗器的中性点加小电抗的方法!该方法可以部分或全部补偿相间的静电耦合电压"自适应重合闸主要包括无严重故障判据以及按相顺序重合原则" $8$&无并联电抗器电压判据 当线路无并联电抗器投入时!自适应重合闸判别公式如下(") ) S R" A) i "$@"j)H*"+ *) S R6 d) S R- +k$@#j) S R" *#+ 式中!) S R" %) S R6 %) S R- 分别为线路故障跳开相两侧的实测端电压基波幅值%三次谐波以及五次谐波电压幅值$ ) H 为额定电压幅值$) i 为健全相对故障相的感应电压!可根据两回线的互感%故障距离以及健全相电流算出!计算公式如下 " i 56# $ 1 2d6#l $ 1l 2 式中!1 为相间每千米的互感阻抗$1l 为双回线相间 每千米的互感阻抗$# $ 为该回线零序电流$#l $ 为另一回线零序电流$2为故障距离" 式*"+左边计算结果为双回线健全相对故障相的静电耦合电压!对于永久性故障!由于电容对地很快放电!因此式*"+左边为零!可见该电压判据不受负荷电流以及相间互感的影响!具有很高的可靠性!并且接地电阻的大小对式*"+的影响也很小(")" 实际采用时对式*"+作了简化!未对互感电压进 行补偿!即令式*"+中的) i 5$!此时电压判据为
实验十七 自动重合闸前加速保护实验 一．实验目的 1．熟悉自动重合闸前加速保护的原理接线。 2．理解自动重合闸前加速的组成形式，技术特性，掌握其实验操作方法。 二．预习和思考 1．图12-2中各个继电器的功用是什么？ 2．在重合闸动作前是由哪几个继电器及其触点共同作用，实现前加速保护。 3．重合于永久性故障，保护再次起动，此时由哪几个继电器及其触点共同作用，恢复有选择地再次切除故障的？ 4．为什么加速继电器要具有延时返回的特点？ 5．在前加速保护电路中，重合闸装置动作后，为什么KM2继电器要通过KA1的常开触点，KM2自身延时返回常开触点进行自保持？ 6．在输电线路重合闸电路中，采用前加速时，KM2是由于什么触点起动的？ 7．请分析自动重合闸前加速保护的优缺点。 8．分析自动重合闸合闸前加速度保护实验的原理和判断动作过程，并完成预习报告。 三．实验原理 如图12-1所示的网络接线，假定在每条线路上均装设过电流保护，其动作时限按阶梯型原则来配合。因而，在靠近电源端保护3处的时限就很长。为了能加速故障的切除，可在保护3处采用前加速的方式，即当任何一条线路上发生故障时，第一次都由保护3瞬时动作予以切除。如果故障是在线路A-B 以外（如d 1点），则保护3的动作都是无选择性的。但断路器3跳闸后，即起动重合闸重新恢复供电，从而纠正了上述无选择性的 动作。如果此时的故障是瞬时性的，则在重合闸以后就恢复了供电。如果故障是永久性的，则故障由保护1或2切除，当保护2拒动时，则保护3第二次就按有选择性的时限t 3动作和跳闸。为了使无选择性的动作范围不扩展的太长，一般规定当变压器低压侧短路时保护3不应动作。因此，其起动电流还应按照躲开相邻变压器低压侧的短路（d 2点）来整定。 图12-1 重合闸前加速保护的网络接线图t bh t 3 t t 2 t 1 t d 2 ARD 3 2 1 d 1
第29卷第4期2010年10月 电工电能新技术 Advanced Technology of Electrical Engineering and Energy Vol.29，No.4Oct.2010 收稿日期：2010- 01-10作者简介：高爱云（1977-），女，山东籍，讲师，硕士，研究方向为电动机故障诊断，电力系统继电保护； 蔡泽祥（1960-），男，江苏籍，教授，博士，研究方向为电力系统故障诊断与继电保护。 换流变压器阀侧单相接地故障保护动作分析 高爱云1，聂娟红2，李晓华3，蔡泽祥 3 （1.广东水利电力职业技术学院电力系，广东广州510635；2.北京四方继保自动化股份有限公司， 北京100085；3.华南理工大学电力学院，广东广州510640） 摘要：文章系统分析了超高压直流输电系统的换流变压器阀侧发生单相接地故障时的特点，并讨论了相应的换流变压器差动保护和换流器差动保护的动作行为，最后运用EMTDC 对CIGRE 直流输电标准测试系统的整流侧和逆变侧换流变压器阀侧单相接地故障进行了仿真分析，研究了交直流保护系统的配合及相关的解决措施，完善了超高压直流输电系统的故障分析和保护配置。关键词：换流变压器；阀侧单相接地；交直流保护 中图分类号：TM77 文献标识码：A 文章编号：1003- 3076（2010）04-0071-051引言 超高压直流输电系统中，换流变压器是重要的 设备之一。目前，对换流变压器阀侧接地及其保护已有较深入的研究，文献［1］提出阀侧单相接地故障是不接地系统的两相故障和直流短路的反复切换， 导致差电流中含有大量的谐波含量，变压器差动保护有可能不能出口；文献［2］主要以试验和仿真的方法对逆变侧换流变阀侧单相接地进行了分析，其目的在于分析直流保护的动作特性，并未对换流变差动保护进行分析；文献［3］主要介绍了逆变侧换流变阀侧套管接地故障过程和直流保护动作情况， 其故障点位于换流变阀侧套管电流互感器与换流器之间，属于换流变保护区外故障，未分析换流变差动保护动作行为及其与换流器差动保护之间的配合关系。实际上， 换流变阀侧交流引线单相接地时，既是交流系统的单相接地，又是换流器的阀短路。因此，从电路角度对换流变阀侧接地故障进行分析，研究换流变差动保护的动作行为及与换流器差动保护之间的配合关系对系统运行和保护设计具有指导意义。 2换流变压器阀侧单相接地故障分析 本文以6脉桥为例，对整流侧和逆变侧换流变 阀侧单相接地进行了分析， 如图1所示。图中，三相电动势e u 、e v 、e w 对应换流变阀侧三相电动势，电抗X r 为换相电抗，即换流变的短路阻抗。 若整流侧换流变阀侧U 相接地，假设V1V6导通，电流分布如图1（a ）所示。由于阀V6的单向导通性，换流变UV 两相经接地极系统电阻R 和过渡电阻 R f 构成短路回路，短路电流为2E （2X r ）2 +（R +R f ） 槡 2 ，此电流即是流过换流变阀 侧UV 两相和直流中性端的电流。同时， 因为U 相接地，所以施加在V1上的电压减小，也就是流过阀V1和直流线路电流减小。类似地，可分析其他阀导通时的电流分布，得出U 相接地的故障特点： （1）换流变阀侧电流和直流中性端电流相等，并且均增大； （2）V1V3V5上的电压减小，直流线路电流也减小。 若逆变侧换流变阀侧U 相接地，假设V3V4导通，电流分布如图1（b ）所示。一方面，因V4导通，直流电流经V4和过渡电阻构成回路，造成直流电流突增，直流电压突降，换流变U 相电流减小，最终导致逆变器换相失败。另一方面， 因V3导通，则换流变UV 两相经过渡电阻和接地极系统电阻构成短路回路，即换流变UV 两相和直流中性端的电流增加。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910350784.3 (22)申请日 2019.04.28 (71)申请人 山东大学 地址 250061 山东省济南市历下区经十路 17923号 申请人 山东迅风电子有限公司 (72)发明人 邹贵彬 张烁 孙增献 杜肖功 佀庆华 (74)专利代理机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 37221 代理人 李琳 (51)Int.Cl. H02H 3/06(2006.01) H02H 7/26(2006.01) G01R 31/08(2006.01) (54)发明名称 基于混合式直流断路器的多端柔性直流电 网自适应重合闸方法 (57)摘要 本公开提供了一种基于混合式直流断路器 的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，通过控 制混合式直流断路器转移支路部分子模块导通 实现行波信号的注入从而识别瞬时性以及永久 性故障，不需要任何附加电路，经济性好，控制简 单，自适应重合闸方法原理简单、清楚，故障性质 识别准确， 易于工程实现。权利要求书2页 说明书12页 附图9页CN 110021912 A 2019.07.16 C N 110021912 A
权 利 要 求 书1/2页CN 110021912 A 1.一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：包括以下步骤： 在混合式直流断路器切除故障后，经过一定的线路故障点电弧去游离时间，导通故障线路两端任一混合式直流断路器转移支路部分子模块以向直流线路注入行波信号； 实时记录导通的混合式直流断路器端口处电压以及电流数据，并且根据记录的电压及电流数据计算前行波与反行波； 如果前行波或者反行波满足连续三个值大于第一设定值，则认为初始前行波或者初始反行波为正极性；如果前行波或者反行波满足连续三个值小于第二设定值，则认为初始前行波或者初始反行波为负极性； 如果初始前行波与初始反行波极性相同，则认为直流线路上不存在故障点，故障性质为瞬时性故障，反之则认为直流线路上仍然存在故障点，故障性质为永久性故障； 若识别线路故障性质为瞬时性故障，则直流线路两侧的直流断路器进行重合，若识别为永久性故障，则直流线路两侧的直流断路器不再进行重合，由直流线路两侧的隔离开关将故障线路完全隔离。 2.如权利要求1所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：基于混合式直流断路器端口处的电压、电流采样值和直流线路波阻抗计算前行波与反行波。 3.如权利要求1所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：所述第一设定值为导通部分转移支路子模块所注入直流线路初始前行波幅值最大值的20％。 4.如权利要求1所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：所述初始前行波幅值最大值基于导通混合式直流断路器端口转移支路子模块个数、转移支路子模块总个数，混合式直流断路器转移支路子模块电阻与子模块电容、MMC桥臂电感值、半桥子模块电容值和每桥臂子模块个数计算出来。 5.如权利要求1所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：所述第二设定值与第一设定值呈相反数。 6.如权利要求1所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：在直流断路器动作清除故障电流后，经过一定的线路故障点电弧去游离时间，导通混合式直流断路器转移支路部分子模块，通过这一导通过程向直流线路注入行波信号，利用行波信号在直流线路上是否存在故障点时传播特性的差异实现故障性质的识别。 7.如权利要求1所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：直流断路器进行重合的过程包括：将对应的混合式直流断路器转移支路剩余子模块进行分组，每隔一段时间导通一组以减少重合过程中的电压波动。 8.如权利要求1所述的一种基于混合式直流断路器的多端柔性直流电网自适应重合闸方法，其特征是：待对应的混合式直流断路器转移支路子模块全部导通后，依次闭合该对应的混合式直流断路器的快速机械开关以及负荷转移开关，另一端的混合式直流断路器检测到直流线路电压恢复正常后，导通转移支路全部子模块，依次闭合快速机械开关以及负荷转移开关，此时直流线路恢复正常运行。 2
49．在与单相重合闸配合使用时，为什么相差高频保护要三跳停信。而高频闭锁保护则要求单跳停信? 答：在使用单相重合闸的线路上，当非全相运行时，相差高频保护启动元件均可能不返回，此时如果两侧单跳停信，由于停信时间不可能一致，停信慢的一侧将会在单相故障跳闸后由于非全相运行发出的仍是间断波而误跳三相。因此单相故障跳闸后不能将相差高频保护停信。而在三相跳闸后，相差高频保护失去操作电流而发连续波，会将对侧高频保护闭锁，所以必须实行三跳停信，使对侧相差高频保护加速跳闸切除故障。另外，当母线保护动作时，跳三相如果断路器失灵，三跳停信能使对侧高频保护动作，快速切除故障。高频闭锁保护必须实现单跳停信，因为线路单相故障一侧先单跳，单跳后保护返回，而高频闭锁保护启动元件不复归，收发信机启动发信，会将对侧高频保护闭锁。所以单相跳闸后必须停信，加速对侧高频闭锁保护跳闸。 50.试比较单相重合闸与三相重合闸的优缺点？ 答：经比较这两种重合闸的优缺点如下： （1）使用单相重合闸时会出现非全相运行除纵联保护需要考虑一些特殊问题外，对零序电流保护的配合产生了很大的影响，也使中、短线路的零序电流保护不能充分发挥作用。例如，一般环网三相重合闸线路的零序电流一段都能纵续动作，即在线路一侧出口单相接地而三相跳闸后，另一侧零序电流立即增大并使其一段动作。以前利用这一特点，即使线路纵联保护停用，配合三相快速重合闸，仍然保持着较高的成功率。但当使用单相重合闸时，这个特点不存在了，而且为了考虑非全相运行，往往需要抬高零序电流一段的起动值，零序 电流二段的灵敏度也相应降低，动作时间也可能增大。 (2)使用三相重合闸时，各种保护的出口回路可以直接动作于断路器。使用单相重合闸时，除了本身有选相能力的保护外，所有纵联保护、相间距离保护、零序电流保护等，都必须经单相重合闸的选相元件控制，才能动作于断路器。 (3)当线路发生单相接地，进行三相重合闸时，会比单相重合闸产生较大的操作过电压。这是由于三相跳闸、电流过零时断电，在非故障相上会保留相当于相电压峰值的残余电荷电压，而重合闸的断电时间较短，上述非故障相的电压变化不大，因而在重合时会产生较大的操作过电压。而当使用单相重合闸时，重合时的故障相电压一般只有17％左右(由于线路本身电容分压产生)，因而没有操作过电压问题。然而，从较长时间在llOkV及220kY电网采用三相重合闸的运行情况来看，对一般中、短线路操作过电压方面的问题并不突出。 (4)采用三相重合闸时，在最不利的情况，有可能重合于三相短路故障，有的线路经稳定计算认为必须避免这种情况时， 54.采用单相重合闸的线路的零序电流保护的最末一段的时间为什么要躲过重合闸周期? 答：零序电流保护最末一段的时间之所以要躲过线路的重合闸周期，是因为： (1)零序电流保护最末一段通常都要求作相邻线路的远后备保护以及保证本线经较大的过渡电阻(220kV为1OOΩ)接地仍有足够的灵敏度，其定值一般整定得较小。线路重合过程中非全相运行时，在较大负荷电流的影响下，非全相零序电流有可能超过其整定值而引起保护动作。 (2)为了保证本线路重合过程中健全相发生接地故障能有保护可靠动作切除故障，零序电流保护最末一段在重合闸起动后不能被闭锁而退出运行。 综合上述两点，零序电流保护最末一段只有靠延长时间来躲过重合闸周期，在重合过程中既可不退出运行，又可避免误动。当其定值躲不过相邻线非全相运行时流过本线的3I。时，其整定时间还应躲过相邻线的重合闸周期。