变电站综合自动化第六章

1、第六章 变电站综合自动化系统的智能装置第一节 电压、无功综合自动控制装置一、变电电站调压压的主要要手段电压是衡衡量电能能质量的的一个重重要指标标，保证用用户处的的电压接接近额定定值是电电力系统统运行调调整的基基本任务务之一。电压偏移移过大不不仅对用户的正常工工作产生生不利影影响，还还可能使使网损增大，甚甚至危害害系统运运行的稳定性。长期的研研究结果果表明，造成电电压质量量下降的的主要原因因是系统无功功率率不足或或无功功功率分布布不合理理，所以电电压调整整问题主主要是无功功率率的补偿偿与分布布问题。作为变电站调调压的主要手手段，一一般都采采用有载调压压变压器器和补偿偿电容器器。有载调压压变压器器

2、可以在带负荷的的条件下下切换分接接头，从从而改变变变压器器的变比比，可起起到调整整电压、降低损损耗的作作用。而合理地配配置无功功功率补补偿容量量，可改变变网络中中无功功功率补偿偿容量，可改变变网络中中的无功功潮流，改善功功率因数数，减少少网损和和电压损损耗，从从而改善善用户的的电压质质量。以上两种种措施虽虽然都有有调整电电压的作作用，但但其原理理、作用用和效果果是不同同的。在利用有载调压压变压器器分接头头进行调调压时，调压压本身并并不产生生无功功功率，因因此在整整个系统无功功不足的情况下下不可用这种方法法来提高高全系统统的电压压水平;而利用补偿电容容器进行行调压，由于补补偿装置置本身可可产生无

3、无功功率率。因此此这种方方式既能能弥补系系统无功功的不足足，又可可改变网网络中的的无功分分布。然而在系系统无功功充足但但由于无无功分布布不合理理而造成成电压质质量下降降时，这这种方式式却又是是无能为为力的。因此只只有将两两者有机机结合起起来才有有可能达达到良好好的控制制效果。在传统的控控制下，这两两种控制制方式使使运行人人员根据据系统调调度部门门下达的的电压无无功控制制计划，根据运运行情况况进行调调整。这这不仅增增加了值值班人员员的劳动动强度，而对双参数数调整难难以达到到最优的的控制效效果。随着无人人值班变变电站的的建立和和计算机机技术在在变电站站控制系系统中的的应用，为了提提高电压压合格率率

4、和降低低能耗，目前各各种电压压等级的的变电站站中普遍遍采用了电电压，无无功综合合控制器器。就是在变变电站中中利用有载载调压变变压器和和并联电电容器组组。根据运运行情况况进行本本站的电压和无无功自动动调整，以保证证负荷侧侧母线电电压在规规定范围围之内及及进线功功率因数数尽可能能高的一一种装置置。变电站就就地电压压、无功功综合自自动控制制（VQC）调节有有两种方方法:第一种方方法采用用硬件装置置，采样有有载调压压变压器器和并联联补偿电电容器的的数据，通过控控制和逻逻辑运算算全站的的电压和和无功自自动调节节，以保保证负荷荷侧母线线电压在在规定的的范围之之内及进进线功率率因数尽尽可能高高，有功功损耗尽

5、尽可能低低的一种种装置。这种装置置具有独立的硬硬件，因此它它不受其其他设备备的运行行状态影影响，可可靠性较较高。这这种装置置适合在在电网网网架结构构尚不太太合理、基础自自动化水水平不高高的电力力网的变变电站内内使用。第二种方方法是软软件VQC，它是在在就地监控控站利用现成成的遥测测、遥信信信息，通过运行行控制算算法，用软件件模块控控制方式式来实现现变电站站电压和和无功自自动调节节。用这种方方法可以以发展为为通过调调度中心心实施全系统电电压与无无功的综综合在线线控制。这是保保持系统统电压正正常、提提高系统统运行的的可靠性性的最佳佳方案。当然这这种方法法的实施施前提条条件是电电网网架架结构合合理、

6、基基础自动动化水平平高，尤尤其适用用于综合合自动化化的变电电站中。在这种系系统中最最明显的的优点就就是变电电站全站站硬件资源共享享、信息息共享，能采集集到齐全全的信息息，不需要要为综合合控制电电压和无无功专门门设置硬硬件装置置。二、对电电压、无无功综合合自动控控制装置置的基本本要求（1）自动监视识别别变电站的的运行方方式和运运行状态态。从而而正确地地选择控控制对象象并确定定相应的的控制方方法。（2）对目标标电压、电压允允许偏差差范围和和功率因因数上下下限等应应能进行行灵活整定定。（3）变压器器分接头头控制和和电容器器组投切切应能考虑各种种条件的的限制。（4）控制命命令发出出后应能能自动进进行检

7、验以确定动作是否成功功;若不成功功，应能能做出相相应的处处理;每次动作作应有打打印的记记录。（5）对变电电站的运运行情况况，如各各断路器器状态、主接线线运行方方式、变变压器分分接头位位置、母母线电压压、主变变压器无无功等参参数应能能清晰地地予以显示，并设置置故障录波器。（6）应具有有自检、自自恢复功能，做做到硬件件可靠、软件合合理、维维修方便便且具有有一定的的灵活性性和活应应性。三、电压压、无功功综合自自动控制制策略1.电压、无无功综合合自动控控制的原原理如图61所示，由由于负荷荷RLjXL的存在，由系统统经变电电站到用用户的线线路上均均有电流流流过，该电流流一方面面在线路路上产生生电压损损失

8、，另另一方面面在线路路和变压压器中引引起功率率损耗，即网损损。各段段线路和和变压器器上的电电压损耗耗随着流流过电流流的变化化而变化化，也就就随着负负荷RLjXL的变化而而不同。电压无功功综合控控制所要要达到的的目的：一是使负负荷端UL电压与额额定电压压ULN的偏差最最小即|ULULN|=ULmin;二是使系系统的功功率损耗耗最小。要达到上上述调节节目的，目前常常采用以以下两种种方法。（1）调整变变压器的的变比KT。当负荷增增大，引起线线路电压压损失增增加，从从而导致致负荷端端电压下下降时，可减小小变比KT以提高变变压器低低压侧电电压UD,，从而提提高负荷荷端电压压UL;当负荷减减小导致负荷荷端

9、电压压上升时时，可增增加变比比KT，以降低变变压器低低压侧电电压UD，从而降降低负荷荷端电压压UL。变压器变变比价的的变化一一般靠调调节有载载调压变变压器的的分接头来实现。(2)改变补偿偿电容器器组发出出的无功功功率QC。当无补偿偿电容器器组不存存在，即即QC0时，负荷所所需的无无功功率率QL均需通过过线路传传送。当补偿电电容器组组发出的的无功功功率为QC时，则系统统只需向向负荷提提供QLQC大小的无无功功率率即可，即线路路上传送送的无功功功率为为QLQC比无补偿偿电容器器组存在在时明显显减少，因此沿沿线路的的电压损损失将减减小，从从而可提提高变电电站的母母线电压压。同时线路路上传送送无功功功

10、率数量量的减小小，将导导致线路路上电流流减小，线路上上的功率率损耗(网损)将随之降降低，变变电站的的功率因因数也随随之改善善。2.变电站运行方式式的识别大型变电电站中一一般拥有有多台有有载调压压变压器器，系统统运行过过程中这这些变压压器可能能有多种种运行方方式。如在某种种运行过过程下，某些变变压器可可能处于于运行状状态，而而另一些些变压器器可能处处于停运运状态;参加运行行的变压压器之间间可并列列运行，也可独独立运行行。在对变电电站的电电压、无无功进行行综合控控制过程程中，为为了确定定控制对对象并进进一步确确定控制制对策，首先必必须对变变电站中中各变压压器的运运行方式式进行识识别。对于具有有两台

11、主主变压器器的变电电站，其其运行方方式比较较简单。实际上上只有四四种运行行方式:两台主变变压器均均运行时时：两台主变变压器并并列运行行;两台主变变压器独独立运行行;只有一台台主变压压器运行行时：一号主变变压器运运行，二二号主变变压器停停运;二号主变变压器运运行。一一号主变变压器停停运。但对于主主变压器器台数较较多的大大型变电电站，其其运行方方式就比比较复杂杂。如对于具具有三台台主变压压器的变变电站，就有14种运行方方式。目前实际际采用的的识别方方式有人人工设置置和自动动识别两两种。人工设置置就是主站站的运行行人员根根据上传传至主站站的有关关状态信信息对变变电站的的运行方方式进行行判断，然后再再

12、通过通通信系统统将该运运行方式式通知电电压无功功综合控控制系统统。自动识别别是电压、无功综综合控制制系统根根据主接接线的断断路器状状态，如如变压器器的高中中低侧断断路器状状态、母母联和旁旁路的断断路器状状态等，自动进进行分析析判断，以确定定当时的的运行方方式。3.变电站运行状态态的检测和和识别所谓变电电站的运运行状态态是指变变电站的的各种电气量所所处的状状态。只有正确地掌掌握变电电站的运运行状态态，才能正正确地选选择控制制对策，从而达达到自动动控制的的目的。作为变电电站电压压、无功功综合控控制装置置，由于于其控制对象象主要是变压器分分接头和并联电容容组，控制目的的是保证主变变压器二二次电压压在

13、允许许范围内内，且尽可能能提高进进线的功功率因数数，故一般般选择电电压和进进线处功功率因数数(或无功功功率)为状态变变量。根据状态态变量的的大小，可将变变电站的的运行状状态划分分为九个个区域，如图6-2所示，简简称“九区图”。图中纵坐坐标为电电压U。，横坐坐标为功功率因数数cos。电压、无无功综合合控制装装置实质质上是一一个多输输入多输输出的闭闭环自动动控制系系统。从控制理理论的角角度上来来说，它它又是一一个多限值电压上下下限、功功率因数数(无功)上下限、主变分分接头断断路器调调肯次数数、并联联电容器器组日投投切次数数及用户户特殊要要求等多目标(电压及功功率因数数合格)的最优控制制问题。尽管该

14、控控制问题题的目标标函数是是明确的的，但实实际上其其中许多多因素是是难以解解析描述述的，因因此控制制规律很很难用一一个统一一的数学学模型来来表示，目前实实际装置置多采用用结合工工程的实实用控制制法。当变电站站运行于于0区域时，电压和和功率因因数均合合格，此此时不需需要进行行调整；(1)简单越限限情况当变电站站运行于于1区域时，电压超过过上限而而功率因因数合格格，此时应应调整变变压器分分接头使使电压降降低。如如单独调调整变压压器分接接头无法法满足要要求时，可考虑虑强行切切除电容容器组。当变电站站运行于于5区域时，电压低低于下限限而功率率因数合合格，此此时应调调整变压压器分接接头使电电压升高高，直

15、至至分接头头无法调调整(次数限制制或档位位限制)。当变电站站运行于于3区域域时，功功率因数数低于下下限而电电压合格格，此时时应投入入电容器器组直至至功率因因数合格格。当变电站站运行于于7区域域时，功功率因数数超过上上限而电电压合格格，此时时应切除除电容器器组直至至功率因因数合格格。(2)双参数越越限情况况当变电站站运行于于2区域时，电压超超过上限限而功率率因数低低于下限限，此时时如先投投入电容容器组，则电压压会进一一步上升升。因此此先调整整变压器器分接头头使电压压降低，待电压压合格后后若功率率因数仍仍越限再再投入电电容器组组。当变电站站运行于于4区域时，电压和和功率因因数同时时低于下下限，此此

16、时如先先调整变变压器分分接头升升压，则则无功会会更加缺缺乏。因因此应先先投人电电容器组组，待功功率因数数合格后后若电压压越限再再调整变变压器分分接头使使电压升升高。当变电站站运行于于6区域域时，电电压低于于下限而而功率因因数超过过上限，此时如如先切除除电容器器组，则则电压会会进一步步下降。因此应应先调整整变压器器分接头头使电压压升高，待电压压合格后后若功率率因数仍仍越限再再切除电电容器组组。当变电站站运行于于8区域域时，电电压和功功率因数数同时超超过上限限，此时时如先调调整变压压器分接接头降压压，则无无功会更更加过剩剩。因此此应先切切除电容容器组，待功率率因数合合格后若若电压仍仍越限再再调整变

17、变压器分分接头使使电压降降低。四、电压压、无功功综合自自动控制制方式前面已经经提到，变电站站中对电电压、无无功的综综合控制制，主要要是自动动调节有有载调压压变压器器的分接接头位置置和自动动控制无无功补偿偿设备(电容器器、电抗抗器、调调相机等等)的投投、切或或控制其其运行工工况。在在实际应应用中，其控制制方式有有如下三三种。(1)集中控制制方式。集中控控制方式式是指在在调度中中心对各各个变电电站的主主变压器器的分接接头位置置和无功功补偿设设备进行行统一的的控制。(2)分散控制制方式。这是我我国当前前进行电电压、无无功调节节控制的的主要方方式。分分散控制制是指在在各个变变电站或或发电厂厂中，自自动

18、调节节有载调调压变压压器的分分接头位位置或其其他调压压设备，以控制制地区的的电压和和无功功功率在规规定的范范围内。(3)关联分散散控制方方式。所谓关关联分散散控制，是指电电力系统统正常运运行时，由分散散安装在在各厂、站的分分散控制制装置或或控制软软件进行行自动调调控；而而在系统统负荷变变化较大大或紧急急情况或或系统运运行方式式发生大大的变动动时，可可由调度度中心直直接操作作控制，或由调调度中心心，修改改下属变变电站所所应维持持的母线线电压和和无功功功率的定定值，以以满足系系统运行行方式变变化后新新的要求求。关联分散散控制最最大的优点是:在系统正正常运行行时，做到责责任分散散、控制制分散、危险分

19、分散;紧急情况况下，执行应应急任务务，因而而可以从从根本上上提高全全系统的的可靠性性和经济济性。五、电压压、无功功综合自自动控制制装置举举例1.微机机型电压压、无功功综合控控制装置置的主要要特点微微机型电电压、无无功综合合控制装装置一般般可适用用于各种种电压等等级的变变电站，可同时时分别控控制13台台有载调调压变压压器分接接头位置置和112组无无功补偿偿电容器器的投、切。不不论变电电站采用用何种接接线方式式和运行行方式，装置均均能自动动判断，并能执执行正确确的调控控命令。2.微机型电电压、无无功综合合控制装装置的硬硬件原理理结构3.微机型电电压、无无功综合合控制装装置软件件流程第二节备备用电源

20、源自动投投人装置置备用电源源自动投投人装置置是电力力系统故故障或其其他原因因使工作电源源被断开开后，能迅迅速将备用电源源或备用用设备或或其他正正常工作作的电源源自动投投入工作作，使原来来工作电电源被断断开的用用户能迅迅速恢复复供电的的一种自自动控制制装置，简称AAT装置。备用电源源自动投投入是保保证电力力系统连续可靠靠供电的重要措措施。一、备用用电源的的配置方方式备用电源源的配置置一般有有明备用和和暗备用用两种基本本方式。系统正常常时，备备用电源源不工作作，称为为明备用用；系统正常常运行时时，备用用电源也也投入运运行的，称为暗暗备用。暗备用实实际上是是两个工工作电源源互为备备用。（1）明备用用

21、的控制制。有一一个工作作电源和和一个备备用电源源1L为工作电电源，1QF合上；2L为备用电电源，2QF断开。备用电源源自动投投人装置置控制的的是备用用电源进进线的2QF，即当变变电站正正常运行行时，由由1L进线供电电，当1L因故障被被切除即即1QF跳开时，备用进进行2QF自动合闸闸，保证证变电站站的继续续供电。(2)暗备用的的控制。有两个工作作电源的变电站站，两回回进线同同时对变变电站供供电，有有两种正正常运行行方式。1）高压分分段断路路器3QF断开。备用电源源自动投投人装置置控制的的是高压压母线分分段断路路器，称称为暗备备。当一个工工作电源源发生故故障被切切除后，例如:进线2L故障，2QF跳

22、开后，高压母母线分段段断路器器3QF自动合闸闸，由一一个工作作电源1L供给变电电站的负负荷。2)正常运行行时，低低压母联联断开。变电站正正常运行行时，其其低压母母联是分分开的。即低压压侧I段和II段母线上上的负荷荷分别由由1号变压器器和2号变压器器供电，两台主变变压器中中有一台台发生故故障而跳跳开时，备用电电源自动动投入装装置则发发出控制制指令，使低压压母联断断路器5QF合上，保保证I,II段母线的的负荷供供电。这这种备用用电源的的配置也也属暗备备用配置置。二、备用用电源自自动投入入装置的的特点(1)工作电源源确实断断开后，备用电电源才投投入。工作电源源失压后后，无论论其进线线断路器器是否跳跳

23、开，既既使已测测定其进进线电流流为零，但还是是要先断断开该断断路器，并确认认是已跳跳开后，才能投投人备用用电源。这是为了防止止备用电电源投入入到故障障元件上上。(2)备用电源源自动投投入切除工作作电源断断路器必必须经延延时。经延时切切除工作作电源进进线断路路器是为了躲过过工作母母线引出出线故障障造成的的母线电电压下降降，因此延延时时限限应大于于最长的的外部故故隆切除除外时间间。但是在有有的情况况下，可可以不经经延时直直接跳开开工作电电源进线线断路器器，以加加速合上上备用电电源。例例如工作作母线进进线侧的的断路器器跳开，且进线线侧无重重合闸功功能时，当手动动合上备备用电源源时也要要求不经经延时直

24、直接跳开开工作电电源进线线断路器器。（3）手动跳跳开工作作电源时时，备用用电源自自动投入入装置不不应动作作。在就就地或遥遥控跳断断路器时时，备用用电源自自投装置置自动退退出。（4）应具有有闭锁备备用电源源自动投投入装置置的功能能。每套备用用自动投投入装置置均应设设置有闭闭锁备用用电源自自动投入入的逻辑辑回路，以防止备用用电源投投到故障障的元件件上，造成事事故扩大大的严重重后果。（5）备用电电源不满满足有压压条件，备用电电源自动动投入装装置不应应动作。（6）工作母母线失压压时还必必须检查工作作电源无无流，才能启启动备用用电源自自动投入入，以防止TV二次三相相断线造造成误投投。（7）备用电电源自动

25、动投入装装置只允允许动作作一次。微机型备备用电源源自动投投人装置置可以通通过逻辑辑判断来来实现只只动作一一次的要要求，但但为了便便于理解解，在阐阐述备用用电源自自动投入入装置逻逻辑程序序时广泛泛用电容容器“充充放电”来模拟拟这种功功能。备用电源源自动投投人装置置满足启启动的逻逻辑条件件，应理理解为“充电”条件满满足;延时启动动的时间间应理解为为“充电电”时间间到后就就完成了了全部准准备工作作;当备用电电源自动动投入装置动作作后或者任何一个个闭锁及及退出备备用电源源自动投投人电源源条件存存在时，立即瞬瞬时完成成“放电”。“放放电”就就是模拟拟闭锁备备用电源源自动投投人装置置，放电后就就不会发发生

26、备用用电源自自动投人人装置第第二次动动作。这种“充放电电”的逻逻辑模拟拟与微机机自动重重合闸的的逻辑程程序相类类似。三、微机机型备用用电源自自动投入入装置举举例(一)备备用电源源自动投投入装里里的硬件件结构(二)软件原理理AAT的每个动动作逻辑辑的控制制条件可可分为允许条件件和闭锁锁条件两两类。当允许条件件满足，而闭锁锁条件不不满足时时，备自自投动作作出口。为防止止AAT重复动作作，借鉴鉴保护装装置中重重合闸逻逻辑的做做法，在在每一备备用电源源自投动动作逻辑辑中设置置一个“充电”计数器器。计数器“充电”的条件件是:不是所有有允许条条件都满满足且时时间超过过10s以上条件件同时满满足后为为“充电

27、电”满状状态。计数器“放电”的条件件是:任一闭锁锁条件满满足;备用电源源自投动动作出口口。以上上条件满满足任一一个，立立即对该该计数器器“放电电”。第三节自自动按按频率减减负荷装装置电力系统统的频率率是电能能质量重重要的指指标之一一。电力系统统正常运运行时，必须维维持频率率在500.1 -0. 2Hz的范围内内。系统统频率偏偏移过大大时，发发电设备备和用电电设备都都会受到到不良的的影响。轻则影影响工农农业产品品的质量量和产量量;重则损坏坏汽轮机机、水轮轮机等重重要设备备，甚至至引起系系统的“频率崩崩溃”，致使大大面积停停电，造造成巨大大的经济济损失。一、频率率偏移对对电力系系统的影影响1.电流

28、系统统频率偏偏移的原原因电力系统统的频率率是反映映系统有有功功率率是否平平衡的质质量指标标。 电力系统统所有发发电机输输出的有有功功率率的总和和，在任任何时刻刻都将等等于此系系统各种种用电设设备所需需的有功功功率和和网络的的有功损损耗的总总和。但但由于有有功负荷荷经常变变化，其其任何变变动都将将立刻引引起发电电机输出出电磁功功率的变变化，而而原动机机输入功功率由于于调节系系统的滞滞后，不不能立即即随负荷荷波动而而作相应应的变化化，此时时发电机机转轴上上的转矩矩平衡被被打破，发电机机转速将将发生变变化，系系统的频频率随之之发生偏偏移。2.电力系统统频率偏偏移的危危害(1)频率偏移移对发电电机和系

29、系统安全全运行的的影响。频率下下降时，汽轮机机叶片的的振动会会变大。频率下下降到47-48Hz时，厂用用机械的的出力随随之下降降，从而而使火电电厂发电电机发出出的有功功功率下下降，使使电力系系统频率率下降到到不能允允许的程程度，严严重时出出现频率率雪崩会会造成大大面积停停电，甚甚至使整整个系统统瓦解。在核电电厂中，反应堆冷冷却介质质泵对供供电频率率有严格格要求。当频率率降到一一定数值值时，冷冷却介质质泵自动动停运，使反应应堆停止止运行。电力系系统频率率下降时时，异步电动动机和变变压器的的励磁电电流增加加，使异步步电动机机和变压压器的无无功消耗耗增加，从而使使系统电压下降降。严重时时出现电电压雪

30、崩崩会造成成大面积积停电，甚至造造成系统统瓦解。（2）频率偏偏移对电电力用户户的不利利影响。电力系系统频率率变化会会引起异异步电动动机转速速变化，这会使使得电动动机所驱驱动的加加工工业业产品的的机械转转速发生生变化。有些产产品(如纺织和和造纸行行业的产产品)对加工机机械的转转速要求求很高，转速不不稳定会会影响产品品质量，甚至会会出现次次品和废废品。电力系系统频率率波动会会影响某某些测量和控控制用的电子子设备的的准确性性和性能能。电力系系统频率率降低使使电动机机的转速速和输出出功率降降低，导导致所带带动机械械的转速和出出力降低低，影响电电力用户户设备的的正常运运行。二、电力力系统负负荷的静静态频

31、率率特性电力系统统正常运运行时，总有功功负荷PL与频率f的关系，称为负负荷的静静态频率率特性。不同类类型负荷荷消耗的的有功功功率，随随频率变变化的敏敏感程度度不一样样，它与与负荷的的性质有有关。电电力系统统的负荷荷，一般般可分为为如下三三类:第一类:负荷消耗耗的有功功功率与与频率无无关，如如电热、照明和和整流器器负荷等等。第二类:负荷消耗耗的有功功功率与与频率的的一次方方成正比比，如碎碎煤机、金属切切削机等等负荷。第三类:负荷消耗耗的有功功功率与与频率二二次方、高次方方成正比比，如通通风泵、水泵等等负荷。第四节小小电流接接地系统统单相接接地自自动选线线装置我国电力力系统中中性点的的运行方方式主

32、要要有三种种:中性点不不接地、中性点点经消弧弧线圈接接地和中中性点直直接接地地。前两种接接地系统统统称为为小电流流接地系系统，后后一种接接地系统统又称为为大电流流接地系系统，这这种区分分方法是是根据系系统中发发生单相相接地故故障时接接地电流流的大小小划分的的。美国和加加拿大根根据自己己国情规规定，单单相接地地短路电电流值处处在三相相短路电电流的025%范围内，为小电电流接地地系统；我国早期期接地技术术规程规定：不论电力力系统中中性点的的接地方方式如何何，只要要单相接接地电流流或同点点两相接接地时的的入地电电流小于于500A的属于小小电流接接地；后来修订订时删除除；改为为凡是单相接地地电弧能能够

33、瞬间间自行熄熄灭者属于小小电流接接地方式式。小电流接接地方式式中，主主要1、中性点点谐振接接地方式式；2、中性点点不接地地方式；3中性点经经高阻接接地方式式；我国10-35kV电网中，普遍采采用中性性点不接接地或中中性点经经消弧线线圈接地地方式，在这些些电网中中单相接接地故障障是最常常见的故故障之一一。当小电流流接地系系统中发发生单相相接地故故障时，故障电流流很小，对供电电设备不不致造成成很大的的危害。此时，故障相电电压降低低(金属性接接地时为为零)，非故障相相电压升升高(最大为线线电压)，但线电电压仍然然保持对对称，此此时允许许电网继继续运行行一段时时间，而而不影响响正常的的供电。但单相接接

34、地故障障如果不不作及时时处理，很有可可能发展展成为两两相接地地短路故故障，因因此正确确而及时时地把单单相接地地故障检检测出来来，对提提高供电电可靠性性具有重重要的实实际意义义。对于单相相接地故故障，传统的检检测方法法是利用二二次侧接接成开口口三角形形的三相相五柱式式电压互互感器。当系统统发生单单相接地地故障时时，开口口三角形形端将出出现将近近100V的零序电电压，使使过电压压继电器器动作，启动中中央信号号回路的的电铃和光光字牌，即可反反映出是是哪一级级电网上上发生了了单相接接地故障障。但这种方方法并不不能确定定究竟是是哪一条条线路发发生了故故障，通通常还需需要通过过“顺序拉拉闸法”寻找故障障线

35、路，这不仅仅操作复复杂，对对断路器器寿命也也有影响响，而且且会造成成不必要要的停电电损失。变电站实实现无人人值班后后，上述述接地检检查方法法就不适适用了。需要有有一种新新的接地地检查方方法和达达到下述述主要技技术要求求的装置置。来完完成中性性点不接接地系统统配电线线路接地地检查。（1）装置的的工作不不受系统统运行方方式和接接地点过过渡电阻阻的影响响。（2）装置能能用于中中性点不不接地或或经消弧弧线圈接接地方式式（小电流）系统。（3）装置使使用时，调试应应简单，维护量量小，不不用进行行定值整整定。（4）装置应应能适应应长、短短不同的的线路、架空线线路及电电缆线路路，对线线路多少少不限。（5）在系

36、统统发生单单相接地地时，能能自动区区分是变变电站母线接地地还是配电线路路接地，自自动选择择显示线线路编号号、名称称及母线线段号。（6）瞬时接接地记忆忆、存储储。（7）配有通通信接口口，能与与RTU通信。目前，在在较先进进的计算算机监控控系统中中，都配配置有单单相接地地自动选选线装置置，用于于在不停停电的情情况下寻寻找故障障线路。一、小电电流接地地系统单单相接地地分析(一)中性点不不接地系系统的正正常运行行状态中性点不不接地的的三相系系统在正正常运行行时，各各线路经经过完善善的换位位，三相对地地电容是是相等的，因此此各相对对地电压压也是对对称的。如图614所示，线线路上A相电流等等于负荷荷电流I

37、AL和对地电电容电流流IAC的相量和和，当三三相负荷电流流平衡，对地电容容电流对对称时，三相电电容电流流相量和和等于零零，所以地中没有有电容电电流通过过，中性点点电位为为零。但是实际际上三相相对地电电容是不不可能绝绝对平衡衡的，这这就引起起中性点点对地电电位偏移移，这个个偏移的的电压称称为中性性点的位位移电压压。当电网发发生单相相接地故故障后，为了分分析方便便，设线路为空空载运行，忽略电源源内和线线路上的的压降，则电容容电流的的分布如如图所示示。(二)单相接地地故障时时接地电电流与零序电电压的特特点如A相直接接接地UA= 0，非故障障相电压压UB和UC均升高3倍，即变变为线电电压值，中性点点位

38、移移电压U0EA。非故障障相电容容电流IBC和ICC的相量和和就是该该线路的的电容电电流，即即IBC十ICCIC3，其相量量图如图图6-16(c)所示。因因为故障障线路的的零序电电流可用用下式所所示，其其相量图图如图6 -16(b)所示。由以上相相量分析析，可得得出如下下几个结结论:中性点不不接地系系统，单单相接地地故障时时，中性性点位移移电压为为EA。非故障障线路电电容电流流就是该该线路的的零序电电流。故障线线路首段段的零序序电流数数值上等等于系统统非故障障线路全全部电容容电流的的总和，其方向向为线路路指向母母线，与与非故障障线路中中零序电电流的方方向相反反。该电电流由线线路首段段的TA反应

39、到二二次侧。以上三点点结论就就是中性性点不接接地系统统基波零序序电流方方向自动接地地选线装装置软件件工作原原理。(三)中性点经消弧线线圈接地系统统的接地地电流特特点中性点经经消弧线线圈接地地的系统统，当在在线路XL-3的A相发生单单相接地地时，电电容电流流的分布布如图所所示。二、小电电流接地地自动选选线装置置的软件件原理 中性点不不接地系系统单相相接地时时.产生零序序电压、零序电电流的大大小及相相位，接地过渡渡电阻的大小与与系统运行行方式之间的关关系十分分复杂，对小电电流接地地选线装装置的正正确工作作影响很很大，是是研究小小电流接接地选线线装置的的一大难难题。（一）零零序功率率方向原原理中性点

40、不不接地系系统在正正常运行行时，各各相对地地电压是是对称的的，中性性点对地地电压为为零，电电网中无无零序电电压。如如果线路路各相对对地电容容量相同同，在各各相电压压作用下下各相电电容电流流相等并并超前于于相应相相电压900。当系统发发生单相相接地故故障时，故障相相对地电电压为零零，非故故障相对对地电压压变为电电网线电电压。这这时电网网中出现现零序电电压，其其大小等等于电网网正常工工作时的的相电压压。同时时，故障障线路和和非故障障线路出出现零序序电流，非故障障线路零零序电流流大小等等于本线线路接地地电容电电流且超超前零序序电压900;故障线路路的零序序电流大大小等于于所有非非故障线线路零序序电流

41、之之和，且且滞后零零序电压压900。所以故故障线路路与非故故障线路路出现零零序电流流相差1800。零序功功率方向向原理的的小电流流接地装装置，就就是利用用在系统统发生单单相接地地故障时时，故障障与非故故障线路路零序电电流反相相，由零零序功率率继电器器判别故故漳与非非故障线线路。在实际应应用时，由于零零序电流流互感器器(或三相电电流互感感器构成成零序电电流滤过过器)二次侧波波形畸变变、电流流互感器器测量误误差、信信号干扰扰、线路路长短差差别悬殊殊、接地地电阻的的影响以以及电压压互感器器的非线线性特性性等影响响，将造造成零序序方向继继电器存存在死区区。虽然然装置本本身都设设置了排排序法和和采用相相

42、对相位位法概念念，在现现行运行行方式下下取前三三个最大大的进行行比较鉴鉴别，但但误判是是难免的的，对装装有消弧弧线圈的的中性点点不接地地系统更更为明显显。（二）谐谐波电流流方向原原理当中性点点不接地地系统发发生单相相接地故故障时，在各线线路中都都会出现现零序谐谐波电流流。由于于谐波次次数的增增加，相相对应的的感抗增增加，容容抗减小小，所以以总可以以找到一一个m次谐波，这时故故障线路路与非故故障线路路m次谐波电电流方向向相反，同时对对所有大大于二次次谐波的的电流均均满足这这一关系系。这种判断断谐波电电流方向向原理构构成的接接地选线线装置不不受系统统运行方方式变化化及过渡渡电阻的的影响，谐波电电流

43、相位位关系与与幅值无无关，只只要计算算机能识识别即可可。对相相位容差差大，即即相位大大于900即认为反反相，小小于900认为同相相。（三）外外加高频频信号电电流原理理当中性点点不接地地系统发发生单相相接地时时，通过过电压互互感器二二次绕组组向母线线接地注注入一种种外加高高频信号号电流，该信号号电流主主要沿故故障线路路接地相相的接地地点入地地，部分分信号电电流经其其他非故故障线路路接地相相对地电电容入地地。用一只电电磁感应应及谐波波原理制制成的信信号电流流探测器器，靠近近线路导导体接收收该线路路故障相相流过信信号电流流的大小小（故障障线路接接地相流流过的信信号电流流大，非非故障线线路接地地相流过

44、过的信号号电流小小，它们们之间的的比值大大于10倍）判断断故障线线路与非非故障线线路。高频信号号电流发发生器由由电压互互感器开开口三角角的电压压起到。选用高高频信号号电流的的频率与与工频及及各次谐谐波频率率不同，因此工工频电流流、各次次谐波电电流对信信号探测测器无感感应信号号。在单相接接地故障障时，用用信号电电流探测测器，对对注入系系统接地地相的信信号电流流进行寻寻踪，还还可以找找到接地地线路和和接地点点的确切切位置。(六)利用五次次谐波判判别的软软件原理理在电力系系统中，由于发发电机的的电动势势中存在在着高次次谐波，某些负负荷的非非线形也也会引起起高次谐谐波，所所以系统统中的电电压和电电流均

45、含含有高次次谐波分分量，其其中以五五次谐波波分量数数值最大大。前边分析析过，中中性点经经消弧线线圈接地地的系统统中，在在单相接接地时消消弧线圈圈的电感感电流补补偿接地地电容电电流是指指基波零零序电流流而言的的，对于于五次谐谐波来说说，情况况就大不不相同了了。对于于五次谐谐波来说说，由于于消弧线线圈的电电抗(wL.)增大到原原来的5倍，通过过消弧线线圈的电电感电流流减小到到原来的的1/5;而线路容容抗减小小到1/5，电容电电流增大大到五倍倍。所以以消弧线线圈的五五次谐波波电流相相对于非非故障相相五次谐谐波接地地电容电电流来说说是非常常小的，即对于于五次谐谐波而言言，相当当于中性性点不接接地系统统

46、，IL5并不起补补偿作用用。以上表明明:中性点经经消弧线线圈接地地系统，在发生生单相接接地故障障时，故故障线路路首端的的五次谐谐波零序序电流在在数值上上等于系系统非故故障线路路五次谐谐波电流流的总和和。其方向向与非故故障线路路中五次次谐波零零序电流流方向相相反。该该结论与与中性点点不接地地系统中中基波零零序电流流的规律律完全相相同。因此，在在发生单单相接地地时，故故障线路路的首端端五次谐谐波零序序电流方方向从线线路指向向母线，落后于于五次谐谐波零序序电压900，非故障障线路首首端的零零序电流流为本线线路五次次谐波零零序电容容电流，方向从从母线流流向线路路，超前前于五次次谐波零零序电压压为900

47、。以上结论论是中性性点经消消弧线圈圈接地的的单相接接地选线线的判别别依据，即五次次谐波判判别法。第五节故故障录波波装置故障录波波装置是是当电力系系统发生生故障时，能迅迅速直接接地记录下与与故障有有关的运运行参数数的一种自自动记录录装置。当电力系系统发生生故障时时，电力力系统潮潮流计算算、短路路电流计计算的理理论值与与实际值值的差距距有多大大，继电电保护、自动装装置的实实际动作作情况如如何。电电气设备备受冲击击的程度度怎样，这些在在理论上上很难模模拟，又又不能通通过实验验获得的的瞬间信信息，对对电力系系统安全全稳定运运行具有有十分重重要的意意义，而而利用故故障录波波装置就就能获得得这些信信息，所

48、所以故障障录波装装置就好好像是电电力系统统故障时时的“黑黑匣子”，是电电力系统统十分重重要的安安全自动动装置。电力系统统继电保保护和安安全自动动装置技技术规程程规定：在主要发电电厂、220kV及以上变变电站和和220kV重要变电电站，应装设设故障录录波装置置。其记记录的电电网参数数除对一一般参数数(电压、电电流、开开关量)的记录外外，还对对有关元元件的有有功、无无功、非非周期分分量的初初值电流流及其衰衰减时间间常数、系统频频率变化化及各种种参数变化的准确时时间进行行记录。分析电网网故障主主要是指指分析系系统动态过程程参数量的变化化规律。故障录录波装置置必须设设置故障障录波的的专用传传输接口口，

49、以便便远传调调度作进进一步数数据分析析处理。一、故障障录波装装置的作作用（1）正确分分析事故故原因，为及时时处理事事故提供供重要依依据。根根据所录录故障过过程波形图和和有关数数据，可以准确反映映故障类类型、相相别、故故障电流流和电压压等数据据、断路路器调合合闸时间间和重合合闸动作作情况等，从而而可以分析和确确定事故故原因，研究有有效的对对策，为为及时处处理事故故提供可可靠的依依据。（2）根据录录取的波波形图和和数据，可以准确评价价继电保保护和自自动装置置工作的的正确性性，也是十十分难得得的实验验数据，特别是是在发生生转换性性故障时时，更是是如此。（3）根据录录取的波波形图和和数据，结合短短路电

50、流流计算结结果，较准确地地判断故故障地点点范围，便于寻寻找故障障点。加加速处理理事故进进程，减减轻巡线线人员劳劳动强度度。最新新微机型型故障录录波装置置，判断断故障准准确度误误差在2%以内。（4）分析研究究振荡规规律。从录波波图可以以清楚反反映振荡荡发生、失步、同步振振荡、异异步振荡荡和再同同步过程程以及振振荡周期期、振荡荡频率、振荡电电流和振振荡电压压特性等等，为研研究防止振荡荡对策、改进继继电保护护和自动动装置提提供依据据。（5）分析录波波图，可可以发现现继电保保护和自自动装置置的缺陷陷及一次次设备的的缺陷，可及时时消除事事故隐患患;可提供转转换性故故障和非非全相运运行再故故障的信信息;还可反映映电力系系统内部部过电压压的情况况等。（6）借助录录波装置置的录波波资料提提供的波波形和数数据，不不仅可反反映用于于核对系系统参数数和短路路计算值值，而且且还可实测系统统参数，对理论论上计算算的系统统参数作作必要修修正。故障录波波装置的的主要部部分是录录波器，根据录录波原理理的不同同，可分分为光线式录录波器和微机型录录波器。如较早投投入运行行并被广广泛采用用的PGL型故障录录波装置置就是采采用光线线式记录录原理构构成的。输入电信信号通过振动子的的动圈(吊在张丝丝上的线线圈)，使其在在恒定磁磁场作用用下随电电信号的的强度和和方向偏偏转，连连接在线线圈