配电变压器行波传变特性研究_季涛
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摘要牵引供电系统是电力系统的一个独立的、特殊的分支,电力机车通过受电弓和牵引供电系统的接触网滑动取流。
由于牵引网沿线环境恶劣、牵引负荷特殊,且一直采用的阻抗法故障测距技术难以克服过渡电阻的影响,因此牵引网一旦发生故障,很难有效及时地查找出故障位置。
现场迫切需要有效、实用的故障定位或测距技术。
鉴于行波测距技术已成功运用于输电线路上,本文研究的目的是将行波故障测距技术应用到普遍使用的直供方式牵引供电系统中,解决应用中面临的关键技术问题,使其满足实用化要求。
文章中首先从行波测距技术的需求分析了牵引网的线路结构,包括锚段、分支线、车站分段线等特殊线路,在此基础上建立了牵引供电线路适用于行波法故障测距的典型模型;分析了带回流线的直供方式下接触网发生接地故障、接触网对回流线故障以及断线故障时产生的初始电压和电流行波特征;给出了单线以及复线牵引网(末端并联和末端解裂)下电压和电流行波在母线处和线路末端的传播特征;分析了电压和电流行波在特殊线路结构的传播特点以及对行波测距的影响;结合行波信号的利用方式,给出了适用于直供方式牵引网线路的实用化行波故障测距模式;提出了电压和电流行波信号的获取方法;分析了机车扰动、故障初相角、故障点过渡电阻等因素对行波测距可靠性影响;利用ATP对故障行波的产生及传播特性进行仿真验证;介绍了试验装置、现场试验系统、试运行过程和试运行结果。
理论分析可以得出:利用故障产生的暂态行波,可以有效、准确地测量接触网分别对地、对回流线短路以及断线等各种类型故障距离;测距模式应采用双端测距原理;单出线的母线、开路状态的线路末端须采用电压行波信号,两出线母线、并联状态的线路末端采用电压或电流行波信号均可;利用变电所、分区亭标准配置的电压互感器(TV)和电流互感器(TA)可获取所需的电压和电流行波信号;在线路没有互感器的情况下,也可利用所内自用变压器来获取线路电压行波;地线带回流线、锚段、车站分段线以及不等长回流线等特殊线路结构不对行波测距技术产生本质影响。
在电力系统正常工作下,输电线路、母线、电缆以及变压器和电机的绕组等元件,由于其尺寸远小于50Hz 交流电的波长(λ=6000km ),故可按集中参数元件处理。
在过电压作用下,由于电压的等效频率很高,其波长小于或与系统元件长度相当,此时就必须按分布参数元件处理。
行波的传播速度和波长电力线路在输送电能时是以电磁波的形式传播的,在忽略电阻和电导的情况下,其线性行波的传播速度为: 001C L t x v ==将线路的电感和电容代入上式,得s m 103180r 0r r r v μεμμεε⨯== 波的传播速度与导线几何尺寸、悬挂高度无关,仅由导线周围的介质所确定。
对架空线,,1,1==r r με所以 ()C v =⨯=s m 1038 (真空中的光速)对于电缆,,1,4=≈r r με所以 ()2m 105.18C v ≈⨯=,约为光速的一半。
行波波长是指行波相位差正好等于2π的两点之间的距离。
波阻抗00C L i uZ ==即波阻抗,通常用Z 表示,其单位为欧姆,其值取决于单位长度线路电感0L 和对地电容0C ,而与线路长度无关。
把0L 、0C 代人上式得 r h Z d r r2ln 2100εεμμπ=式中 0ε——真空介电常数;rε——相对介电常数;μ——真空导磁系数;rμ——相对导磁系数;dh——导线对地平均高度;r——导线半径。
对架空线,()Ω=rhZ d2ln60,一般单导线架空线路()Ω≈500Z。
同时看到,波阻抗不但与线路周围介质有关,且与导线的半径和悬挂高度有关。
电缆的波阻抗比架空线要小得多,大约为十几欧至几十欧不等。
波动方程电压波符号只决定导线对地电容上相应电荷的符号,和运动方向无关。
电流波的符号不但与相应的电荷符号有关,而且与运动方向有关,我们一般以x正方向作为电流的正方向。
这样,当前行波电压为正时,电流也为正,即电压波与电流波同号。
但当反行波电压为正时,由于反行波电流与规定的电流正方向相反,所以应为负。
电力系统变电运行安全管理与设备维护探讨季涛摘要:为了保证基本供电质量,以及电力系统的持续稳定运行,我们必须要重视电力系统变电运行安全管理工作与设备维护工作,目前的电力系统变电运行安全管理与设备维护工作仍然存在着生产步骤不规范、安全隐患较多等问题,电力企业需要在明确问题的同时,寻求工作的新转变。
本文将针对这些问题进行具体阐述,并在理论层次上提出一些思考,希望可以为加强电力系统变电运行安全管理及设备维护工作提供相应的帮助。
关键词:电力系统;变电运行;维护管理引言在人们生活和经济发展中,电力是基础能源,也是必不可少的能源,对整个社会的发展具有十分重要的作用。
变电系统是电能运输的基础,电力系统的变电运行安全管理以及电力系统变电设备维护对我国电网的正常供电有着重要意义。
因此,在保证变电系统在进行正常的电能变换分配的同时,应当加强变电运行的安全管理与设备维护工作,保证变电系统的正常运行,为我国电网带来巨大的经济效益。
1电力系统变电运行安全管理基于电力系统变电运行的实际情况,合理的做出管理方法的调整,是非常必要的,因此实际工作中,工作人员必须要明确自身的责任,遵守安全管理规则,不断提升管理质量,同时企业制定更加完善的管理制度,与员工配合,一同将电力系统变电运行安全管理落实到位。
1.1落实安全管理责任。
变电站要从电网的实际情况入手,具体问题具体分析制定更加完善的检修计划,同时明确各个岗位的工作责任,并保障全面落实,在电力企业内部制定完善考核以及激励制度,提升管理人员的安全意识,进一步细化管理内容,尤其是在员工生产指标的安全方面要更加关注,一旦发现违规操作者,必须要给与严格的处罚,提升员工遵守规定积极性。
1.2健全安全管理规章制度。
制度能够对人们的行为有所规范,在电力系统中健全安全管理规章制度是非常必要的。
首先要针对变电站值班制度进行规范,针对值班人员的工作时间表要认真记录,在值班期间所有的电话内容都要进行记录,如果发现变电运行发生异常,应该马上采取措施进行处理。
输电线路行波保护问题研究摘要:采取有效措施,解决输电线路行波保护问题,有助于输电线路运行水平的提升。
基于此,本文具体介绍了输电线路行波保护在行波信号、行波分析、工作者业务能力、技术条件这几个方面存在的问题,并提出了相应的对策,实现了对输电线路行波保护的分析,希望能够为电力事业的建设发展提供助力。
关键词:输电线路;行波保护;行波信号引言:输电线路行波保护是指以线路短路时呈现出的电流、电压行波特点作为判断标准,来判断线路故障,并启动保护的输电线路保护措施,该保护措施具备反应速度快的优势,在故障保护设施建设中被广泛应用,但从目前来看,该保护措施依然存在一定的运行问题,需要及时加以解决,以保证该措施优势的充分发挥。
1.输电线路行波保护问题1.行波信号不确定问题在行波保护中,保护措施的启动完全由行波信号控制,而在一定情况下,故障发生时不会产生相应的行波特征,导致启动装置不能收到故障行波信息,出现保护失效的问题,例如:在单相接地故障时,如果此时,某相电压达到90°初相角,行波信号就可以正常传递故障信息,若初相角为0°时,行波则不会呈现出故障特质,导致行波保护失效,由此,形成了输电线路行波保护中,信号不确定问题。
1.行波分析问题在行波保护中,需要借助计算程序对收集来的行波信号进行分析,以捕捉其中呈现出的故障特征,用于保护启动决策的制定。
就目前来看,行波分析主要以电磁暂态综合程序EMTP为分析工具,该工具能够准确地捕捉各项故障、扰动所引发的行波特征,以判断故障是否存在。
但事实上,由于行波本身具备突变、非平稳变化的特质,因此,需要分析工具能够对电压电流中的行波故障分量,进行分析,才能准确地描述出信号中蕴含的故障信息,而当前所用的EMTP工具,采用的是傅里叶变换分析方法,并不能有效实现故障分量的析取,导致分析工具难以帮助行波保护系统实现准确的故障判断。
1.工作者业务能力问题行波保护的运行离不开配套的软、硬件设施,而为了保持这些设施的良好运行状态,需要工作者及时做好养护,以及更新工作,以保证行波保护正常发挥效用。
输电线路故障电压行波特性研究董新洲王世勇施慎行(清华大学电气工程系国家电力系统重点实验室中国北京100084)摘要高压输电线路,特别是远距离超高压/特高压输电线路,其分布参数特点明显。
当输电线路发生故障,附加电压源将产生故障电压行波和电流行波,行波含有丰富的故障信息,可作故障检测标准。
电力线路发生故障后电压行波的特征分析主要有:故障电压行波,由两部分组成,故障前正常运行行波和故障后的行波,故障行波又可根据时间分为暂态和稳态行波,故障暂态行波包含两个分量:即工频分量和高频分量,高频分量与初始工频分量具有相同的极性。
本文对暂态电压行波特性研究为建立新的基于行波的方向保护的理论提供了一个重要的理论基础。
关键词—输电线路故障电压行波故障暂态行波故障稳态行波高频波头。
Abstract:A Line parameters of high voltage transmission lines, especially ofEHV/UHV long distance transmission line, have the haracteristics of distribution parameters obviously. When a fault is occurred on a transmission line, voltage fault travelling waves and current fault travelling waves generated by fault superimposed voltage source have abundant fault information which can be use as criteria for fault detection. The characteristic analysis of voltage fault travelling waves after a fault occurred on a transmission line concluded that: V oltage fault travelling waves after a fault consist of two components, pre-fault load travelling waves and post-fault fault travelling waves, and fault travelling waves can be classified into fault transient travelling waves and fault steady-state travelling waves according to time period, and fault transient travelling waves contain two characteristics, high-frequency wave-front and power frequency component, and the polarity of high frequency wave-front is the same as the initial polarity of power frequency component. Research on characteristics of voltage transient travelling waves provide an important theoretical basis for the establishment of new direction protection theory based on travelling waves.Keywords—transmission lines; voltage fault traveling waves; fault transient traveling waves; fault steady-state traveling waves; high frequency wave-front.1 导言故障分析是继电保护基础。
三相配电变压器行波传变特征分析*季涛(潍坊学院,山东潍坊261061)摘要:利用配电变压器传变故障初始行波波头,可以解决配电线路行波故障测距中线路末端信号不易获取的问题。
在已经证明配电变压器能有效传变行波信号的基础上,本文对三相配电变压器的行波传变特征进行了研究。
以目前通用的配电变压器为例,分析了各种类型故障初始行波传变到配电变压器低压侧的信号特征及规律,研究发现,尽管中性点非有效接地系统单相接地故障后线路稳态线电压保持不变,但其故障暂态过程仍产生电压行波线模分量,并且它们可以有效传变到配电变压器低压侧。
在此基础上,提出只利用变压器低压侧的两个线电压信号就可以有效获取各种类型故障初始行波信号,为利用三相配电变压器获取故障初始行波信号的现场实现提供了理论依据。
现场试验证明了所述方法的正确性。
关键词:中性点非有效接地系统;故障测距;三相配电变压器;行波;传变特征中图分类号:TM421;T M835文献标识码:A文章编号:1671-4288(2007)04-0005-05我国中压配电网多采用中性点非有效接地运行方式,线路发生单相接地故障(小电流接地故障)时,由于故障电流微弱,电弧不稳定等原因,使得定位其故障点成为难题。
线路发生相间短路故障时,则会造成停电事故。
因此,线路故障的快速准确定位对于提高供电可靠性、减少停电损失有重要意义。
利用行波故障测距原理可以实现小电流接地系统线路故障的快速、准确定位[1]。
考虑到配电线路结构的复杂性,应该利用双端行波故障测距原理测量故障距离。
配电线路双端行波故障测距首先要解决的问题就是线路两端如何获取行波信号。
笔者已经提出利用配电变压器传变行波,解决行波故障测距中线路末端信号不易获取的问题,并以单相变压器为例对变压器的行波传变性能进行了研究,证明配电变压器可以有效传变行波波头信号,能够满足故障测距要求。
考虑到实际的负荷变压器多为三相配电变压器,对于不同联结方式的三相配电变压器,当故障初始电压行波波头作用到变压器高压侧时,研究传变到其低压侧电压波信号的特征及规律,对于将配电变压器作为信号测量互感器应用到线路行波故障测距中具有重要意义。
行波理论在高压输电电缆故障测寻中的应用研究摘要:随着电力系统容量的增大,输电电缆运行的安全问题越发成为人们重点关注对象。
输电电缆合理的保护配置对保护电力系统的稳定运行显得尤为重要。
电力的继电保护内容单一、检测手段缺乏,可能对电力接入后的电网安全问题造成巨大隐患,因此保证电力系统电缆安全,快速确定故障的具体位置。
文章以某输电电缆安装输电电缆行波检测装置为例,基于行波传输理论,利用仿真建模和输电电缆输电电缆实际故障情况,研究出输电电缆输电电缆发生故障时行波传输衰减特性。
合理应用行波检测装置,有效控制输电电缆线路停电时间,降低故障成本。
关键词:输电电缆输电电缆;行波测距;行波衰减;引言输电电缆输电电缆本身结构复杂,存在阻抗法功能对此准确度不高,因此亟须一种能从根本上解决传统型故障测距不稳定的方法,以弥补常规继电保护和故障录波等设施不能精准定位的不足,可大大降低输电电缆运维人员确认和处理现场故障的时限,提高输电电缆运维管理的快速响应能力和运维人员工作效率,大大缩短线路故障发生后处理时间。
1行波理论1.1行波法故障测距原理行波法的研究是20世纪提出的,它根据行波传输理论实现线路故障测距,利用行波法测距和GPS相结合。
行波法故障定位能从原理上克服阻抗法易受对侧系统运行阻抗、负荷电流、运行方式等因素影响的缺点,使测距精度得以提高。
行波故障定位是利用故障时刻线路电流、电压突然发生变化所产生的高频暂态行波到达两端的时差来确定故障点的位置。
在线路中安装行波法故障测距装置,利用行波到达两设备的时间差Δt进行故障点精确定位。
行波法故障测距装置原理图如图1所示,m、n为行波故障测距装置。
图1行波传输过程在两设备(m和n)之间的距离L固定的情况下,影响行波法故障测距主要因素为Δt和波速v,m、n两装置采用高精度GPS对时,v为行波在输电电缆上传输的速度。
因此,行波法故障测距准确度高。
线路发生故障跳闸时不受传统阻抗法过度阻抗的影响。