CN106841932B - 基于短路电流的配电网故障定位法 - Google Patents

基于短路电流的配电网故障定位法 Download PDF

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Abstract

本发明基于短路电流的配电网故障定位法涉及配电网维护和检修，尤其是一种能快速查找配电网短路故障的方法。包括，1）将不同运行方式下大方和小方的阻抗标幺值，折算到35千伏、20千伏、10千伏母线在不同运方下的大方和小方阻抗标幺值和；2）根据故障线路阻抗参数，以及短路类型和电流值计算出线路在当前运行方式下的短路故障点离变电站出线开关的距离。本发明方法简单可行，当配电网线路发生短路故障时，能够快速根据故障电流及类型，根据短路故障点距离变电站出线开关的最远距离和最近距离判断出故障点可能的地方，较准确的定位出短路故障点离变电站出线开关的距离，有利于运维人员快速查找故障并隔离或消除。

Description

基于短路电流的配电网故障定位法
技术领域
本发明基于短路电流的配电网故障定位法涉及配电网维护和检修，尤其是一种能快速查找配电网短路故障的方法。
背景技术
随着国家电网公司“三集五大”体系改革，县级公司调度机构主要管辖35千伏及以下电网，而35千伏及以下的电网线路主要配置三段式电流保护，短路故障时，保护装置只记录短路相别，故障电流。并不会像110千伏及以上线路那样通过故障录波器给出可能的故障点。另外10千伏、20千伏配电网线路分支多，结构相对负责，而且线路的不同段可能导线型号也不相同，就使得建立统一模型非常困难。因而配电网短路故障点的快速查找一直是个难题。
发明内容
本发明的目的是针对上述不足之处提供一种基于短路电流的配电网故障定位法，通过继电保护装置的故障电流值和相别，结合电网最大运行方式、最小运行方式系统等值阻抗标幺值，算出短路故障点离变电站出线开关的距离，为运维部门提供参考，便于快速隔离或消除故障，减少停电时间。
本发明是采取以下技术方案实现的：
基于短路电流的配电网故障定位法，包括如下步骤，
1）利用地、市公司每年提供的不同运行方式下大方和小方的阻抗标幺值，折算到35千伏、20千伏、10千伏母线在不同运方下的大方和小方阻抗标幺值和；
a、对于220千伏或110千伏变电站35千伏母线、20千伏母线、10千伏母线，
，
，
其中：和由地、市公司提供；
表示35千伏、20千伏、10千伏线路故障时，相应220千伏或110千伏变电站大方下，220千伏母线或110千伏母线等值阻抗标幺值；
表示35千伏、20千伏、10千伏线路故障时，相应220千伏或110千伏变电站小方下，220千伏母线或110千伏母线等值阻抗标幺值；
表示变压器阻抗标幺值；
这里表示35千伏、20千伏、10千伏母线大方阻抗标幺值；
这里表示35千伏、20千伏、10千伏母线小方阻抗标幺值；
b、对于35千伏变电站10千伏母线，
，
，
其中：和分别表示10千伏线路故障时相应35千伏变电站大方和小方下10千伏母线等值阻抗标幺值；
表示35千伏变压器35千伏侧与10千伏侧阻抗标幺值；
这里和分别表示10千伏母线大方和小方阻抗标幺值；
2）根据故障线路阻抗参数，以及短路类型和电流值计算出线路在当前运行方式下的短路故障点离变电站出线开关的距离。
步骤2）具体计算方法如下：
2-1）计算基准值，得出基准值对应表，
计算基准电流公式为：；
其中为基准电压；10千伏线路，基准电压取10.5kV，20千伏线路，基准电压取21kV，35千伏线路，基准电压取37kV；
SB为基准容量，取值100兆伏安，即；
基准阻抗计算公式为：；
基准值对应表见表1；
35 20 10
37 21 10.5
1560 2749 5500
13.69 4.41 1.1025
2-2）计算当前运行方式下的短路故障点离变电站出线开关的距离；
a、当三相短路时，
大方下的计算式为，
小方下的计算式为；
b、当两相短路时，
大方下的计算式为
，
小方下的计算式为
；
其中：
和为步骤1）中得出的数值，具体的含义是为故障线路在故障时电网运行方式下的相应电压等级母线小方等值阻抗标幺值；为故障线路在故障时电网运行方式下的相应电压等级母线大方等值阻抗标幺值；
为故障线路的每公里单位阻抗值；为故障线路短路时的电流值；的数值可以通过查询相应的架空线路、电缆线路标准或者实测获得，的数值通过线路故障时，保护装置记录下的数值获得，保护装置可以显示故障线路相别、故障电流；
、分别为故障线路短路故障点，在故障时电网运行方式下距离相应变电站出线开关的最远距离和最近距离。
本发明方法简单可行，当配电网线路发生短路故障时，能够快速根据故障电流及类型，根据短路故障点距离变电站出线开关的最远距离和最近距离判断出故障点可能的地方，较准确的定位出短路故障点离变电站出线开关的距离，有利于运维人员快速查找故障并隔离或消除。为运维人员快速查找故障提供支持。结合配电网的分段开关及拉手开关，快速恢复供电，减少停电时间。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明实例的供电线路示意图；
图2是本发明实例的变电站阻抗标幺值示意图。
具体实施方式
基于短路电流的配电网故障定位法，包括如下步骤，
1）利用地、市公司每年提供的不同运行方式下大方和小方的阻抗标幺值，折算到35千伏、20千伏、10千伏母线在不同运方下的大方和小方阻抗标幺值和；
a、对于220千伏或110千伏变电站35千伏母线、20千伏母线、10千伏母线，
，
，
其中：和由地、市公司提供；
表示35千伏、20千伏、10千伏线路故障时，相应220千伏或110千伏变电站大方下，220千伏母线或110千伏母线等值阻抗标幺值；
表示35千伏、20千伏、10千伏线路故障时，相应220千伏或110千伏变电站小方下，220千伏母线或110千伏母线等值阻抗标幺值；
表示变压器阻抗标幺值；
这里表示35千伏、20千伏、10千伏母线大方阻抗标幺值；
这里表示35千伏、20千伏、10千伏母线小方阻抗标幺值；
b、对于35千伏变电站10千伏母线，
，
，
其中：和分别表示10千伏线路故障时相应35千伏变电站大方和小方下10千伏母线等值阻抗标幺值；
表示35千伏变压器35千伏侧与10千伏侧阻抗标幺值；
这里和分别表示10千伏母线大方和小方阻抗标幺值；
2）根据故障线路阻抗参数，以及短路类型和电流值计算出线路在当前运行方式下的短路故障点离变电站出线开关的距离。
步骤2）具体计算方法如下：
2-1）计算基准值，得出基准值对应表，
计算基准电流公式为：；
其中为基准电压；10千伏线路，基准电压取10.5kV，20千伏线路，基准电压取21kV，35千伏线路，基准电压取37kV；
SB为基准容量，取值100兆伏安，即；
基准阻抗计算公式为：；
基准值对应表见表1；
35 20 10
37 21 10.5
1560 2749 5500
13.69 4.41 1.1025
2-2）计算当前运行方式下的短路故障点离变电站出线开关的距离；
a、当三相短路时，
大方下的计算式为，
小方下的计算式为；
b、当两相短路时，
大方下的计算式为
，
小方下的计算式为
；
其中：
和为步骤1）中得出的数值，具体的含义是为故障线路在故障时电网运行方式下的相应电压等级母线小方等值阻抗标幺值；为故障线路在故障时电网运行方式下的相应电压等级母线大方等值阻抗标幺值；
为故障线路的每公里单位阻抗值；为故障线路短路时的电流值；的数值可以通过查询相应的架空线路、电缆线路标准或者实测获得，的数值通过线路故障时，保护装置记录下的数值获得，保护装置可以显示故障线路相别、故障电流；
、分别为故障线路短路故障点，在故障时电网运行方式下距离相应变电站出线开关的最远距离和最近距离。
例如：
情况a、当35千伏线路三相短路时：
35千伏线路两相短路时：
情况b、当20千伏线路三相短路时：
20千伏线路两相短路时：
情况c、当10千伏线路三相短路时：
10千伏线路两相短路时：
。
下面举例说明该方法的应用
以110千伏董沟变20千伏昆丹216线来说明，董沟变有3种供电方式，如图1，第一种供电方式，220千伏杨庄变通过110千伏杨董7X01线供电；第二种供电方式，220千伏杨庄变通过110千伏杨洪7X04董沟支线供电；第三种供电方式，220千伏戚庄变通过110千伏戚洪783线供电。
图2中，#1主变、#2主变高、中、低三侧的值为阻抗标幺值。而三种供电方式后的/，分子代表该种供电方式下的大方阻抗值，分母代表该种供电方式下的小方阻抗值。
假设20千伏昆丹216线三相短路时二次电流45安培（电流互感器变比600/5），昆丹216线全架空线，导线型号LGJ240，单位阻抗0.37。故障时董沟变为7X01供电，#1主变与#2主变分列运行，昆丹216线为#1主变供电。
则：
所以昆丹216线的三相短路点，理论上就在距离董沟变20千伏昆丹216开关3.19—3.39公里之间。告知运维人员后，能很快把短路故障点找到。

Claims (1)

1.一种基于短路电流的配电网故障定位法，其特征在于，包括如下步骤：
1）利用地、市公司每年提供的不同运行方式下大方和小方的阻抗标幺值，折算到35千伏、20千伏、10千伏母线在不同运方下的大方和小方阻抗标幺值和；
a、对于220千伏或110千伏变电站35千伏母线、20千伏母线、10千伏母线，
，
其中：和由地、市公司提供；
表示35千伏、20千伏、10千伏线路故障时，相应220千伏或110千伏变电站大方下，220千伏母线或110千伏母线等值阻抗标幺值；
表示35千伏、20千伏、10千伏线路故障时，相应220千伏或110千伏变电站小方下，220千伏母线或110千伏母线等值阻抗标幺值；
表示变压器阻抗标幺值；
这里表示35千伏、20千伏、10千伏母线大方阻抗标幺值；
这里表示35千伏、20千伏、10千伏母线小方阻抗标幺值；
b、对于35千伏变电站10千伏母线，
大方：，
小方：，
其中：和分别表示10千伏线路故障时相应35千伏变电站大方和小方下10千伏母线等值阻抗标幺值；
表示35千伏变压器35千伏侧与10千伏侧阻抗标幺值；
这里和分别表示10千伏母线大方和小方阻抗标幺值；
2）根据故障线路阻抗参数，以及短路类型和电流值计算出线路在当前运行方式下的短路故障点离变电站出线开关的距离；
步骤2）具体计算方法如下：
2-1）计算基准值，得出基准值对应表，
计算基准电流公式为：；
其中为基准电压；10千伏线路，基准电压取10.5kV，20千伏线路，基准电压取21kV，35千伏线路，基准电压取37kV；
SB为基准容量，取值100兆伏安，即；
基准阻抗计算公式为：；
2-2）计算当前运行方式下的短路故障点离变电站出线开关的距离；
步骤2-2）中分为以下几种情况：
a、当三相短路时，
大方下的计算式为，
小方下的计算式为；
b、当两相短路时，
大方下的计算式为
，
小方下的计算式为
；
其中：
和为步骤1）中得出的数值，具体的含义是为故障线路在故障时电网运行方式下的相应电压等级母线小方阻抗标幺值；为故障线路在故障时电网运行方式下的相应电压等级母线大方阻抗标幺值；
为故障线路的每公里单位阻抗值；为故障线路短路时的电流值；的数值可以通过查询相应的架空线路、电缆线路标准或者实测获得，的数值通过线路故障时，保护装置记录下的数值获得，保护装置可以显示故障线路相别、故障电流；
、分别为故障线路短路故障点，在故障时电网运行方式下距离相应变电站出线开关的最远距离和最近距离。
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