電力系統(tǒng)自動(dòng)化作業(yè)

1、1.簡(jiǎn)述電力系統(tǒng)自動(dòng)化的作用、發(fā)展階段及特征 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化對(duì)電網(wǎng)的作用： 電網(wǎng)：在電力系統(tǒng)中，聯(lián)系發(fā)電和用電的設(shè)施和設(shè)備的統(tǒng)稱。屬于輸送和分配電能的中間環(huán)節(jié)。通常，電力系統(tǒng)中電力網(wǎng)是由不同電壓等級(jí)的電力線路和變電所組成。電力網(wǎng)簡(jiǎn)稱電網(wǎng)。電力網(wǎng)按其供電范圍的大小和電壓等級(jí)的高低可分為地區(qū)電力網(wǎng)、區(qū)域電力網(wǎng)以及超高壓遠(yuǎn)距離輸電網(wǎng)絡(luò)等類型。按電力網(wǎng)的功能又常常將其分為傳輸網(wǎng)和配電網(wǎng)。電力系統(tǒng)自動(dòng)化對(duì)電網(wǎng)的作用：1、 對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控 電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)，通過調(diào)度人員監(jiān)視和控制電網(wǎng)的周波、電壓、潮流、負(fù)荷與出力；主設(shè)備的位置狀況及水、熱能等方面的工況指標(biāo)，使之符合規(guī)定，保證電能質(zhì)

2、量和用戶計(jì)劃用電、用水和用汽的要求。2、 對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)調(diào)度 在對(duì)電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控的基礎(chǔ)上，通過調(diào)度自動(dòng)化的手段實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)調(diào)度，以達(dá)到降低損耗、節(jié)省能源，多發(fā)電、多供電的目的。3、 對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行實(shí)現(xiàn)安全分析和事故處理 導(dǎo)致電網(wǎng)發(fā)生故障或異常運(yùn)行的因素非常復(fù)雜，且過程十分迅速，如不能及時(shí)預(yù)測(cè)、判斷或處理不當(dāng)，不但可能危及人身和設(shè)備安全，甚至?xí)闺娋W(wǎng)瓦解崩潰，造成大面積停電，給國民經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重?fù)p失。為此，必須增強(qiáng)調(diào)度自動(dòng)化手段，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的安全分析，提供事故處理對(duì)策和相應(yīng)的監(jiān)控手段，防止事故發(fā)生以便及時(shí)處理事故，避免或減少事故造成的重大損失。 20世紀(jì)50年代以前，電力系統(tǒng)容量在

3、幾百萬千瓦左右，單機(jī)容量不超過10萬千瓦，電力系統(tǒng)自動(dòng)化多限于單項(xiàng)自動(dòng)裝置，且以安全保護(hù)和過程自動(dòng)調(diào)節(jié)為主。例如，電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的各種繼電保護(hù)，汽輪機(jī)的危急保護(hù)器，鍋爐的安全閥，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)，并網(wǎng)的自動(dòng)同期裝置等。50至60年代，電力系統(tǒng)規(guī)模發(fā)展到上千萬千瓦，單機(jī)容量超過20萬千瓦，并形成區(qū)域聯(lián)網(wǎng)，在系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)調(diào)度和綜合自動(dòng)化方面提出了新的要求。廠內(nèi)自動(dòng)化方面開始采用機(jī)、爐、電單元式集中控制。各種新型自動(dòng)裝置如晶體管保護(hù)裝置、可控硅勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、電氣液壓式調(diào)速器等得到推廣使用。70至80年代，以計(jì)算機(jī)為主體配有功能齊全的整套軟硬件的電網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）開始出現(xiàn)。2

4、0萬千瓦以上大型火力發(fā)電機(jī)組開始采用實(shí)時(shí)安全監(jiān)控和閉環(huán)自動(dòng)起停全過程控制。水力發(fā)電站的水庫調(diào)度、大壩監(jiān)測(cè)和電廠綜合自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)監(jiān)控開始得到推廣。各種自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置和繼電保護(hù)裝置中廣泛采用微型計(jì)算機(jī)。2.簡(jiǎn)述電壓無功綜合控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。（10）電壓無功綜合控制以維持電壓波動(dòng)范圍和優(yōu)化無功補(bǔ)償為控制目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)有載調(diào)壓變壓器分接頭和無功補(bǔ)償裝置(并聯(lián)電容器組CB)的綜合調(diào)節(jié)，是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的控制功能之一。電壓無功綜合控制裝置（簡(jiǎn)稱VQC裝置）的主要控制對(duì)象是變壓器有載分接開關(guān)和并聯(lián)補(bǔ)償電容器。VQC的功能主要是按照預(yù)先設(shè)制定的控制策略，合理地控制分接開關(guān)的檔位（改變變壓器變比）和控制電容器

5、的投切狀態(tài)（調(diào)整系統(tǒng)無功潮流分布），使監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓保持在合格的范圍，并且提供適宜的無功補(bǔ)償量，使功率因數(shù)保持在目標(biāo)范圍內(nèi)。作為樞紐變電站，通常需要按照逆調(diào)壓的方式控制母線電壓，即重負(fù)荷時(shí)適當(dāng)升高電壓，輕負(fù)荷時(shí)適當(dāng)降低電壓，以保持負(fù)荷側(cè)電壓的基本穩(wěn)定。但是，受到發(fā)電機(jī)端電壓的限制，輸電距離較近或者負(fù)荷變動(dòng)不大時(shí)，也可以采用順調(diào)壓和常調(diào)壓方式，VQC應(yīng)能夠滿足上述不同的要求。 電壓無功綜合控制裝置的功能結(jié)構(gòu)示意圖1.采樣環(huán)節(jié)VQC的輸入量有兩大類：模擬量主要有被監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓、電流、相位等：開關(guān)量主要有主變有載調(diào)壓分接檔位、電容器開關(guān)的分、合閘位置信號(hào)、主變高中低壓側(cè)開關(guān)、母線聯(lián)絡(luò)開關(guān)以及外部閉鎖信

6、號(hào)等。采樣環(huán)節(jié)的功能是將上述模擬量和開關(guān)量轉(zhuǎn)換為VQC所需的數(shù)據(jù)。模擬量的采樣一般采取繼電保護(hù)裝置的采樣技術(shù)，即將電壓、電流通過交流變換器轉(zhuǎn)換為交流小信號(hào)后用電壓，頻率變換器(VFC)與記數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。獨(dú)立組屏的VQC需要自帶采樣設(shè)備和敷設(shè)相應(yīng)的電纜，綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的VQC和利用RTU實(shí)現(xiàn)的VQC則可以共享測(cè)控單元或RTU提供的信息。2邏輯環(huán)節(jié) 邏輯環(huán)節(jié)的功能是根據(jù)輸入環(huán)節(jié)提供的數(shù)據(jù)來判斷系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)(主變是否并列運(yùn)行、是否轉(zhuǎn)供負(fù)荷、電壓無功是否越限等)和設(shè)定的條件(電壓上限、電壓下限、無功上限、無功下限、有載調(diào)壓分接開關(guān)動(dòng)作次數(shù)限制等)，按照預(yù)先給定的控制策略進(jìn)行邏輯判別，決定下一步的動(dòng)作(

7、升降分接開關(guān)或投切電容器組)。邏輯環(huán)節(jié)的硬件載體通常是單片機(jī)、微機(jī)或工控機(jī)，也有用PLC的。3.執(zhí)行環(huán)節(jié) 執(zhí)行環(huán)節(jié)根據(jù)邏輯環(huán)節(jié)發(fā)出的指令，驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)的命令。集中組屏的VQC可以直接經(jīng)繼電器來控制電容器組斷路器的分合閘線圈或變壓器有載調(diào)壓分接開關(guān)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。嵌入綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的VQC通過總線系統(tǒng)向間隔層的測(cè)控單元發(fā)出指令來實(shí)現(xiàn)。利用RTU實(shí)現(xiàn)的VQC則通過遙控中間繼電器來實(shí)現(xiàn)。3.簡(jiǎn)述分布式電源并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的需求（20分）答：分布式電源指小型(容量一般小于50 MW)、向當(dāng)?shù)刎?fù)荷供電、可直接連到配電網(wǎng)上的電源裝置。它包括分布式發(fā)電裝置與分布式儲(chǔ)能裝置。分布式電源對(duì)電網(wǎng)的影響 ：

8、1) 電壓調(diào)整問題。 原有的調(diào)壓方案不能滿足接入分布式電源后的配電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)要求。因此必須評(píng)估分布式電源對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響，研究新的調(diào)壓策略。2）繼電保護(hù)問題 在線路發(fā)生故障后，繼電保護(hù)以及重合閘的動(dòng)作行為都會(huì)受到光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響。對(duì)基于斷路器的三段式電流保護(hù)的影響最為顯著。導(dǎo)致本線路保護(hù)的靈敏度降低及拒動(dòng)；導(dǎo)致本線路保護(hù)誤動(dòng)；導(dǎo)致相鄰線路的瞬時(shí)速斷保護(hù)誤動(dòng)并失去選擇性；導(dǎo)致重合閘不成功。3）非正常孤島問題孤島引起的安全問題：線路維護(hù)人員人身安全受到威脅；與孤島地區(qū)相連的用戶供電質(zhì)量受影響（頻率和電壓偏出正常運(yùn)行范圍）；孤島內(nèi)部的保護(hù)裝置無法協(xié)調(diào)；電網(wǎng)供電恢復(fù)后會(huì)造成相位不同步；孤島電網(wǎng)與主

9、網(wǎng)非同步重合閘造成操作過電壓；單相分布式發(fā)電系統(tǒng)會(huì)造成系統(tǒng)三相負(fù)載欠相供電。4）電能質(zhì)量問題 分布式發(fā)電通過電力電子逆變器并網(wǎng)，易產(chǎn)生諧波、三相電流不平衡；輸出功率隨機(jī)性易造成電網(wǎng)電壓波動(dòng)、閃變；分布式電源直接在用戶側(cè)接入電網(wǎng)，電能質(zhì)量問題直接影響用戶的電器設(shè)備安全。解決分布式電源并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)：對(duì)電網(wǎng)的支撐能力：故障時(shí)保持并網(wǎng)。在電壓跌落到0時(shí)，至少要堅(jiān)持150ms不脫網(wǎng)。對(duì)電網(wǎng)的支撐能力：故障時(shí)通過發(fā)出無功支撐電網(wǎng)電壓。 當(dāng)電壓跌落超過10%時(shí)，每1%的電壓跌落，至少要提供2%的無功電流。響應(yīng)速度應(yīng)在20ms之內(nèi)，必要時(shí)，必須能夠提供100%的無功電流。對(duì)電網(wǎng)的支撐能力：有功功率控制。電站必

10、須能夠以10%的步長限制其有功出力（目前常用的設(shè)置點(diǎn)有100%, 60%, 30%, 和0%） 頻率高于50.2Hz時(shí)，功率必須以40%額定功率/Hz的速率降低 僅當(dāng)頻率恢復(fù)到50.05Hz以下時(shí)，才允許提高輸出功率 ；頻率高于51.5Hz或低于47.5Hz時(shí)必須脫網(wǎng) 對(duì)電網(wǎng)的支撐能力：通過無功功率控制為電網(wǎng)提供靜態(tài)支撐。 電站的功率因數(shù)必須能夠在0.95（感性）至0.95（容性）之間任意可調(diào)。發(fā)電計(jì)劃往往根據(jù)需要在幾分鐘內(nèi)達(dá)到協(xié)議規(guī)定的無功功率的要求。如果電力公司提供了在線參數(shù)，那么要求在10秒之內(nèi)完成自動(dòng)整定。4.簡(jiǎn)述配網(wǎng)自動(dòng)化的主要功能、設(shè)備及其實(shí)現(xiàn)方式。（20）配網(wǎng)自動(dòng)化包括：SCAD

11、A功能、變電站自動(dòng)化SA、饋線自動(dòng)化。SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，完成從配電網(wǎng)供電網(wǎng)供電的110KV主變電站的10KV部分監(jiān)視，到10KV饋線自動(dòng)化以及10KV開閉所、配電變電所和配變的自動(dòng)化，稱為配電SCADA系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)會(huì)包括以下的子系統(tǒng)：人機(jī)界面（human machine interface，簡(jiǎn)稱HMI）是一個(gè)可以顯示程序狀態(tài)的設(shè)備，操作員可以依此設(shè)備監(jiān)控及控制程序。（電腦）監(jiān)控系統(tǒng)可以采集數(shù)據(jù)，也可以提交命令監(jiān)控程序的進(jìn)行。遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)（Remote Terminal Uni

12、t，簡(jiǎn)稱RTU）連接許多程序中用到的傳感器，數(shù)據(jù)采集（Data acquisition）后將數(shù)字的數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)控系統(tǒng)?？删幊踢壿嬁刂破鳎╬rogrammable logic controller，簡(jiǎn)稱PLC） 因?yàn)槠鋬r(jià)格便宜，用途廣泛，也常用作現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，取代特殊功能的遠(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)。通信網(wǎng)絡(luò)：則是提供監(jiān)控系統(tǒng)及RTU（或PLC）之間傳輸數(shù)據(jù)的管道。SA：以數(shù)字信號(hào)處理為基礎(chǔ)，將保護(hù)自動(dòng)重合閘、故障錄波等各種自動(dòng)化裝置以及測(cè)量、控制結(jié)合在一起的系統(tǒng)。變電站自動(dòng)化(SA)的主要功能;測(cè)量表計(jì)功能（運(yùn)行工況監(jiān)視，遙測(cè)）1 自動(dòng)控制功能（遙控及綜合調(diào)節(jié)）1 繼電保護(hù)功能（輸配電線路及主設(shè)備保護(hù)）1

13、與繼電保護(hù)有關(guān)的功能：1 遠(yuǎn)動(dòng)功能（與控制中心或調(diào)度交換信息）1 接口功能（與其他控制及信息系統(tǒng)聯(lián)接）系統(tǒng)功能：第一階段：在RTU的基礎(chǔ)上+當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)，未涉及繼電保護(hù)，控制仍保留第二階段：變電站控制室設(shè)置計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，另設(shè)置數(shù)據(jù)采集和控制部件。集中采集數(shù)據(jù)、幾種計(jì)算與處理、再完成微機(jī)保護(hù)、監(jiān)控和自動(dòng)控制等。第三階段：按每個(gè)電網(wǎng)元件為對(duì)象，采用分散式系統(tǒng)，安裝現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出單元部件，完成保護(hù)和監(jiān)控功能，構(gòu)成智能化開關(guān)柜，與變電站控制室內(nèi)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信。采用串口或者網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。饋線自動(dòng)化FA(Feeder Automation)的故障隔離和供電恢復(fù)功能是配網(wǎng)自動(dòng)化的重點(diǎn)功能之一，其主要作用是通過SCA

14、DA功能為運(yùn)行人員定位故障點(diǎn)、并為隔離故障和恢復(fù)供電提供有用的實(shí)時(shí)信息、為隔離故障和恢復(fù)供電提供遙控手段。饋線自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)方式：1：當(dāng)?shù)乜刂品绞剑篴)電壓型實(shí)現(xiàn)方式 開關(guān)：重合器、重合分段器當(dāng)?shù)乜刂品绞剑?b）重合器配合 開關(guān)：重合器當(dāng)?shù)乜刂品绞剑?c）重合器和分段器配合 開關(guān)：重合器、分段器2:遠(yuǎn)方控制方式： 以環(huán)網(wǎng)柜為例開關(guān)：負(fù)荷設(shè)備、FTU、重合器或者斷路器開關(guān)：斷路器、通信5詳細(xì)介紹一種電力系統(tǒng)安全評(píng)估算法及其應(yīng)用。（20） 電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估方法可分為確定性方法和概率性方法兩類。確定性方法主要是對(duì)幾種確定的運(yùn)行方式和故障狀態(tài)進(jìn)行分析，校驗(yàn)系統(tǒng)的可靠性水平。電力系統(tǒng)是一個(gè)具有隨機(jī)特性的

15、系統(tǒng)，負(fù)荷水平的波動(dòng)、元件故障等都具有隨機(jī)性，確定性方法難以考慮各種狀態(tài)的概率分布特性，評(píng)估結(jié)果存在較大偏差，因此概率性方法在電力系統(tǒng)的可靠性評(píng)估領(lǐng)域得到更加廣泛應(yīng)用，并在理論和實(shí)踐方面取得很大的進(jìn)展。 概率性可靠性評(píng)估方法主要有解析法和模擬法兩大類，后者一般又被稱作蒙特卡羅法(MCS-Monte Carlo Simulation)。蒙特卡羅方法又被稱作統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方法(Statistical Test Method)或隨機(jī)抽樣技術(shù)(Random Sampling Technique)，其提出可以追溯到19世紀(jì)末期，20世紀(jì)40年代中期之后隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明，該方法得到了快速的發(fā)

16、展和應(yīng)用。1946年美國學(xué)者Von Neumann和SUlam首先用這種方法在數(shù)字電子計(jì)算機(jī)上模擬中子鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，并把第一個(gè)這樣的程序命名為“Monte Carlo"程序。幾十年來，隨著計(jì)算技術(shù)的迅速發(fā)展，蒙特卡羅方法的應(yīng)用范圍日趨廣闊。目前它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到包括電力系統(tǒng)可靠性分析在內(nèi)的各類科學(xué)研究與工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域中，成為計(jì)算數(shù)學(xué)的一個(gè)重要分支。 采用蒙特卡羅方法評(píng)估電力系統(tǒng)可靠性，存在著明顯的優(yōu)勢(shì)。 （1）在一定的精度要求下，蒙特卡羅方法的抽樣次數(shù)與系統(tǒng)的規(guī)模無關(guān)，因此特別適用于大型電力系統(tǒng)的評(píng)估計(jì)算。（2）采用蒙特卡羅方法評(píng)估可靠性，不但能夠獲得概率性指標(biāo)，而且能夠得到頻率和持續(xù)時(shí)間

17、指標(biāo)，得到的可靠性信息更加豐富、實(shí)用。（3）基于蒙特卡羅方法的程序數(shù)學(xué)模型相對(duì)簡(jiǎn)單，且容易模擬負(fù)荷變化等隨機(jī)因素和系統(tǒng)的校正控制措施，因此計(jì)算結(jié)果更加符合工程實(shí)際。電力系統(tǒng)規(guī)模日趨擴(kuò)大、元件眾多、控制策略復(fù)雜，因此蒙特卡羅法在其可靠性評(píng)估中獲得了日益廣泛的應(yīng)用。蒙特卡羅方法評(píng)估電力系統(tǒng)可靠性的基本步驟：應(yīng)用蒙特卡羅方法分析電力系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的過程可以大致劃分為系統(tǒng)狀態(tài)抽樣、系統(tǒng)狀態(tài)分析與系統(tǒng)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)三個(gè)步驟，基本流程如圖23所示。 上圖中，框(3)、(5)、(6)的計(jì)算過程由采用的蒙特卡羅仿真算法決定。 對(duì)非序貫仿真，框(3)僅對(duì)系統(tǒng)的隨機(jī)狀態(tài)抽樣，并不關(guān)心狀態(tài)的轉(zhuǎn)移率和持續(xù)時(shí)間。如果希望提高

18、抽樣效率、降低方差，則需要在該步驟修正抽樣技術(shù)； 對(duì)序貫仿真，框(3)代表了獲取系統(tǒng)狀態(tài)及其轉(zhuǎn)移特性和持續(xù)時(shí)間的過程，偽序貫仿真，在隨機(jī)狀態(tài)抽樣階段增加了系統(tǒng)分析和評(píng)估的過程。如果抽樣獲得的狀態(tài)為切負(fù)荷的故障狀態(tài)，則運(yùn)用序貫仿真算法獲取本次停電事故的時(shí)序信息，否則繼續(xù)抽樣，其流程如圖23所示。 由圖2-4可以看出，該算法框(5)中增加了前向狀態(tài)序列隨機(jī)模擬和后向狀態(tài)序列隨機(jī)模擬過程。當(dāng)通過框(3)的非序貫?zāi)M得到一個(gè)故障狀態(tài)時(shí)，即可基于狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法進(jìn)行前向、后向狀態(tài)序列隨機(jī)模擬，得到本次停電事故的時(shí)序信息。顯然，可以方便地在該算法框(3)NN節(jié)結(jié)合非序貫仿真算法各種減小方差的算法，大幅度降低計(jì)

19、算費(fèi)用，因此圖24所示的算法具有很好的實(shí)用性。隨著對(duì)電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估計(jì)算速度的要求越來越高，非序貫仿真與偽序貫仿真算法將會(huì)得到越來越多的應(yīng)用。在概率性指標(biāo)能夠滿足工程需要的場(chǎng)合下，非序貫仿真是抽樣算法的最佳選擇；如果需要同時(shí)得到概率指標(biāo)和頻率指標(biāo)，偽序貫仿真算法則能夠顯示出其獨(dú)到的優(yōu)點(diǎn)。鑒于各種降低方差的算法是提高評(píng)估速度有效和實(shí)用的措施，本文對(duì)降低方差技巧展開研究，提出了幾種有效和可行的抽樣算法。為簡(jiǎn)單起見，所有算法的計(jì)算效率均以非序貫仿真為基礎(chǔ)進(jìn)行分析和驗(yàn)證。如前所述，本文在非序貫仿真基礎(chǔ)上所提出的各種抽樣技巧完全可以應(yīng)用在如圖24所示的偽序貫仿真的程序中，在提高計(jì)算效率方面的效果是完全

20、一致的。6.結(jié)合個(gè)人專業(yè)方向論述對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化的理解及應(yīng)用。（20） 我的主要研究方向是電力系統(tǒng)自動(dòng)化，主要針對(duì)小電流接地故障選線問題。 目前，不同的小電流接地系統(tǒng)之間有個(gè)共同的特點(diǎn)，那就是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障以后，發(fā)生接地的故障點(diǎn)與系統(tǒng)中性點(diǎn)之間只會(huì)形成一個(gè)小電流通路，流經(jīng)故障點(diǎn)的電流極其微小，故其產(chǎn)生的不良影響也相對(duì)很?。浑娏ο到y(tǒng)的三相線電壓仍然保持對(duì)稱狀態(tài)，一般不會(huì)對(duì)用戶的供電造成嚴(yán)重危害，可以在故障存在情況下運(yùn)行一段時(shí)間，所以供電系統(tǒng)的安全可靠性比較高；對(duì)人身和設(shè)備都比較安全，對(duì)通信的干擾小。小電流接地方式在國內(nèi)的使用越來越廣泛。但同時(shí)，小電流接地系統(tǒng)，尤其是諧振接地系統(tǒng)的故障信息

21、，不容易分辨，是故障選線和繼電保護(hù)的難題，所以小電流的接地選線始終是配電自動(dòng)化研究的熱點(diǎn)。運(yùn)行實(shí)例顯示，接地故障會(huì)隨著電壓等級(jí)的降低而增多。從故障類型的角度來分析，“單相接地故障是最常見的，約占總故障的80%以上”，所以在小電流的接地電網(wǎng)中，單相接地故障下的選線問題一直都是最具代表性的研究方向。針對(duì)不同的小電流接地方式，下面來說一下故障選線問題：1. 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，接地故障電流為系統(tǒng)的等值電容電流；對(duì)于不接地系統(tǒng)而言，故障電流通常只有幾十安，其值遠(yuǎn)小于正常的負(fù)荷電流，所以一般不會(huì)對(duì)線路、電纜以及其它電力設(shè)備造成破壞。但是這種故障電流不宜持續(xù)時(shí)間過長，需要電網(wǎng)的單相接地選

22、線保護(hù)及時(shí)報(bào)警或者自動(dòng)切除故障線路。如圖2.3.1.2所示，每一回饋出線路用一組獨(dú)立的集中對(duì)地電容(C1或者CN表示)作為模擬分布電容值。由于所研究系統(tǒng)中的任何中性點(diǎn)都不接地，所以系統(tǒng)中的任何一點(diǎn)的零序阻抗均為無窮大。對(duì)于零序電流而言，線路或者其它元件的串聯(lián)阻抗比以線路對(duì)地導(dǎo)納表示的并聯(lián)阻抗要小得多，因此可忽略不計(jì)，此時(shí)接地故障電流由各相對(duì)地的電容構(gòu)成的回路決定。通過分析可得如下結(jié)論： 1）在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓為系統(tǒng)的線電壓。系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓，它的大小等于系統(tǒng)正常工作時(shí)的相電壓，但系統(tǒng)的線電壓仍是三相對(duì)稱的。 2）非故障線路零序電流的大小等

23、于本線路的接地電容電流。故障線路零序電流的大小等于所有非故障線路的零序電流之和，也就是所有非故障線路的接地電容電流之和。 3）非故障線路的零序電流超前零序電壓90度；故障線路的零序電流滯后零序電壓90度；即故障線路與非故障線路的零序電流相位差180度。當(dāng)接地電阻Rr不為0時(shí)，也就是系統(tǒng)發(fā)生了非金屬接地故障。（圖）非金屬接地故障與金屬接地情況相比，同一條線路發(fā)生單相接地故障后產(chǎn)生的零序電流幅值變小，并且幅值與接地點(diǎn)過渡電阻的大小有關(guān)，過渡電阻越大，電流幅值越小。2.中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地系統(tǒng)中壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)阻性接地等值電路如圖2.3.2.1所示，當(dāng)接地電阻R=0時(shí)，即發(fā)生了金屬接地故障，分析如下：A相

24、發(fā)生接地故障時(shí)系統(tǒng)零序等值電路如圖2.3.2.2所示;其中U0單相接地故障時(shí)中性點(diǎn)零序電壓，Rn為中性點(diǎn)接地電阻，In為通過Rn的電流，IC0為通過電容的電流，I0為零序電流。則有 通過分析可得如下結(jié)論：1）在阻性接地情況下，中性點(diǎn)接地電阻的大小影響單相接地故障電流的幅值，接地電阻越小，接地電流的值越大，而對(duì)非故障相的電弧過電壓則正相反；與消弧線圈接地方式相比，阻性接地方式不能減小接地點(diǎn)的電流，實(shí)際電流大于三相電容電流的代數(shù)和。2）非故障線路的零序電流超前零序電壓90度；故障線路的零序電流滯后零序電壓90度；即故障線路與非故障線路的零序電流相位差180度。3）中性點(diǎn)經(jīng)高電阻接地方式可以有效的限

25、制接地故障電流的大小，從而有效的減少故障造成的接觸電壓和跨步電壓。與不接地系統(tǒng)相比，中性點(diǎn)經(jīng)高阻接地有效的限制了間歇性電弧過電壓。但與直接接地系統(tǒng)相比，會(huì)造成非故障相對(duì)地電壓的升高。同樣，當(dāng)接地電阻R不為0時(shí)，表明系統(tǒng)發(fā)生了非金屬接地故障，非金屬接地故障與金屬接地情況相比，同一條線路發(fā)生單相接地故障后產(chǎn)生的零序電流幅值有所減小，并且幅值與接地點(diǎn)過渡電阻的大小有關(guān)，過渡電阻越大，電流幅值越小13。3. 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的三相系統(tǒng)如圖2.3.3.1所示，當(dāng)接地電阻R=0時(shí)，即發(fā)生了金屬接地故障，分析如下： 假設(shè)A相發(fā)生單相接地故障，不計(jì)系統(tǒng)自身阻抗，則系統(tǒng)的零序等值電路如圖2.3.3.2所示，其中U0為接地點(diǎn)零序電壓，L為消弧線圈的電感值，C0為所在電壓等級(jí)單相對(duì)地等值電容，IL0