分析故障點的故障分量電流電壓相量圖的關(guān)系(終).doc

分析故障點的故障分量電流電壓相量圖的關(guān)系王繼弘1 ，李仲明2 （1.華電湖南石門發(fā)電有限公司，湖南 石門 415300 2.寧夏電力公司，寧夏 銀川 750001）摘要: 由于故障分量原理在微機(jī)保護(hù)中大量應(yīng)用，而故障分量存在于故障分量網(wǎng)絡(luò)中，因此有必要建立短路故障時故障分量網(wǎng)絡(luò)，畫出在故障點電流、電壓故障分量相量圖。按對稱分量概念，求其故障點各序電流、電壓，以便理解故障分量原理的微機(jī)保護(hù)。關(guān)鍵詞：故障分量；電流；電壓；相量圖Analysising the Relationship of fault points fault component current and voltage vector diagramWANG Ji-hong,LI Zhong-ming(1. Central China Electric Power Hunan Shimen Electric Generation Limited Company, Shimen 415300,China;2.Ningxia Electric Power Corporation, Yinchuan750001,China)Abstract: Because of fault component Principle applies in microcomputer protection massively, but fault component exists in fault component network, so it is necessary to build the fault component network of short fault, draw the fault points current and voltage vector diagram. According to the symmetrical component conception, asking the fault points sequence current and voltage, so that understanding the microcomputer protection of fault component principle.Key words: fault component; current; voltage; vector diagram40 引言應(yīng)用對稱分量法分析不對稱短路故障時，一種是將不對稱短路形成的不對稱電流、電壓分解為正序、負(fù)序、零序三組對稱的系統(tǒng)；另一種是當(dāng)電力系統(tǒng)某點發(fā)生不對稱短路故障時，看成是在原有三相對稱系統(tǒng)上，原有的電源電動勢M=0, N=0,在故障K點反向接入正常運行電壓,可以分解為正序、負(fù)序、零序分量。稱為故障分量亦稱為突變量。在短路故障分析中，要選出特殊（基準(zhǔn)）相指的是故障處與兩相情況不同的那一相；同一類型短路故障發(fā)生在不同相別上時,特殊相的序分量邊界條件不變，于是短路特性不變；故障點的正序網(wǎng)絡(luò)、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)、零序網(wǎng)絡(luò)與故障類型、故障相別無關(guān)；但各序網(wǎng)絡(luò)合成的復(fù)合序網(wǎng)與短路故障類型、相別有關(guān),復(fù)合序網(wǎng)指的是特殊相的。故障點故障相電流絕對值I與故障支路的正序分量電流I成正比。高壓電網(wǎng)中發(fā)生短路故障時有Z1=Z2時,兩相短路電流等于同一點三相短路電流的2,當(dāng)Z1=Z2=Z0時,I=I=I；當(dāng)Z0Z1時，有II，II；當(dāng)Z0=Z1時，有I=I，I=I；當(dāng)Z0Z1時,有II，II；在故障點或母線上的正序電壓有如下的關(guān)系:UUUU；越靠近電源，正序電壓數(shù)值越高。對于負(fù)序電壓和零序電壓(或故障分量電壓)的分布，故障點最高，離故障點愈遠(yuǎn)、數(shù)值愈低。1 三相短路K（3）故障分量分析K點三相短路，在故障分量網(wǎng)絡(luò)中K點僅有反向接入正常運行電壓、造成,原有電源電動勢M=0，N=0；因三相對稱，只需畫出A相即可，如圖1所示。K點三相短路故障時的故障分量的邊界條件為：=-；=-；=-K點序電壓的故障分量的邊界條件為：=-a(-)a2(-)=-=-a2(-)a(-)=0=-(-)(-)=0=-/Z1=/Z1 =0； =0K點三相短路故障時故障分量電壓、電流相量圖如圖2所示,其正序電壓分布圖如圖3所示。2 兩相接地短路K(1.1) 故障分量分析K點BC相接地短路時,在K點反向接入正常運行電壓、 造成,原有電源電動勢M=0, N=0的情況下,即在故障分量電壓-、-作用下,在其K點BC相接地短路時故障分量網(wǎng)絡(luò)如圖4所示,在K點BC相接地短路故障分量的邊界條件為：=0； =-；=-ZM1M MA ZMK1 K ZNK1 NA NMAZN1NA-+圖1 K點三相短路故障時的故障分量網(wǎng)絡(luò)Fig1 Fault component network of k points three-phase short circuit faultkA0在故障分量網(wǎng)絡(luò)中建立相應(yīng)的故障分量正序、負(fù)序、零序電壓、電流；用特殊相A相序分量表示，可得序電壓、電流邊界條件方程式如下 ：=0-= -=-=圖2 K點三相短路故障時的故障分量電壓、電流 相量圖Fig2 Fault component current and volage vector diagram of k points three-phase short circuit faultKOUMAUNAMKN-U（a）故障分量電壓分布 （a）Voltage set of fault componentUMAUNA（b）總的正序電壓分布（b）All set of positive sequence voltage圖3 K點三相短路故障時的正序電壓分布Fig3 Positive sequence voltage set of k points three-phase short circuit faultZM1 M ZMK1 K ZNK1 N ZN1ZN1ZM1ZM1ZMK1 ZNK1MCZMK1ZNK1NCZN1NBMBgNCMBNBMC圖4 BC相接地時的故障分量網(wǎng)絡(luò)Fig4 Fault component network of BC two-phase grounding fault=a2a=-（a2Z1aZ2Z0）=- =aa2=-（aZ1a2Z2Z0）=-將上三方程聯(lián)合求解,得到=/Z1Z2 Z0/(Z2Z0)=-Z0/(Z2Z0)=-Z2/(Z2Z0)又=-Z1=-Z1/Z1Z2 Z0/(Z2Z0)當(dāng)Z1=Z2時,=-(Z1Z0)/(Z22Z0)=-Z2=-Z1-Z0/(Z2Z0)當(dāng)Z1=Z2時,=-Z0/(Z1Z0）=Z0/(Z12Z0)=-Z0=-Z0-Z2/(Z2Z0)當(dāng)Z1=Z2時, =-Z0/(Z1Z0）=Z0/(Z12Z0)可見: 與大小相等, 相位相同,與反相位。=(Z0-Z1)/(Z12Z0)0(Z0Z1時）將、代入、中，可得:=-、=-表示分析無誤。根據(jù)上述計算分析,可作出故障分量復(fù)合序網(wǎng)如圖5所示,有關(guān)故障點故障分量電壓、電流相量如圖6所示,顯而易見,故障分量的負(fù)序網(wǎng)絡(luò)、零序網(wǎng)絡(luò)與原有的負(fù)序網(wǎng)絡(luò)、零序網(wǎng)絡(luò)相同，兩相短路K（2）、單相接地短路K（1）故障分量分析，方法類同，在此不贅。Z1Z2K1N1K2N2無源網(wǎng)絡(luò)Z0K0N0圖5 BC相接地時的故障分量復(fù)合序網(wǎng)Fig5 Fault component compound sequence network of BC two-phase grounding fault（a） 電壓故障分量相量圖(a) Voltage fault component vector diagram (Z0Z1時)3（b）電流故障分量相量圖(b) Current fault component vector diagram圖6 BC相接地短路時故障分量相量圖Fig6 Fault component vector diagram of BC two-phase grounding fault圖中示出的是Z0Z1情況120；當(dāng)Z0=Z1時，(a)圖中=0；(b)圖中120；當(dāng)Z0Z1時，(a)圖中反向；(b)圖中120。3 結(jié)論3.1求故障分量的步驟:3.1.1列出故障分量的邊界條件。3.1.2根據(jù)邊界條件求出特殊相序分量特點，作出故障分量復(fù)合序網(wǎng)。3.1.3根據(jù)復(fù)合序網(wǎng)可求出電網(wǎng)中各支路、各節(jié)點電流、電壓故障分量,并可求出規(guī)律性特點(繼電保護(hù)中用)。3.1.4根據(jù)復(fù)合序網(wǎng)，可方便求得故障分量電流、電壓相量圖之間的關(guān)系。3.1.5由故障分量邊界條件的全電壓、全電流與其邊界條件的序電壓、序電流應(yīng)用解析式與相量圖關(guān)系互為驗證其分析的準(zhǔn)確性。3.2對在K點發(fā)生K（3）、K（2）、K（1）、K（1.1）短路故障時故障分量電流、電壓有如下結(jié)論：3.2.1故障點的短路電流就是故障分量電流。3.2.2故障點的負(fù)序、零序分量電流、電壓就是故障分量負(fù)序、零序電流、電壓。3.2.3故障點的正序分量電流、電壓與故障分量正序電流、電壓不同。3.2.4在分析故障分量時,正序、負(fù)序、零序網(wǎng)絡(luò)均是無源網(wǎng)絡(luò),故有如下關(guān)系式：=-Z1； KA1=-kA1Z1 =-Z2=KA2=-kA2Z2 =-Z0=KA0=-kA0Z0kA1=； kA2=； kA0=為分析方便，角標(biāo)右上角帶“”表示故障分量。參考文獻(xiàn)1 王梅義.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)運行.北京電力工業(yè)出版社,1981年.王梅義.電網(wǎng)繼電保護(hù)應(yīng)用.北京電力出版社,1999年.WANG Mei-yi. Relay Protection Running of High Electric Power System.Beijing Electric Power Industry Press,1981.WANG Mei-yi.Application of Electric Power System Relay Protection.Beijing Electric Power Press,1999.2 朱聲石.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)原理與技術(shù)第三版.電力出版社,2005年.ZHU Sheng-shi. The Third Edition of High Electric Power System Relay Protection Principle and Technology. Electric Power Press,2005.3 江蘇省電力公司編電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理與實用技術(shù).電力出版社,2006年.Electric Power System Relay Protection Principle and Practical Technology written by Jiangsu Electric Power C