基于对称分量法对电力系统故障分析的文献综述

基于对称分量法对电力系统故障分析的文献综述 一. 本课题的目的与意义在电力系统的运行过程中，不可避免 地会出现故障。尽管故障出现的几率很小，持续的时间也不长，但产生的 后果却往往十分严重。电力系统发生故障时， 问题的迭加进行处理，即把“不对称问题对称化”。这就是电力系统 故障计算方法的特点。 电力系统中发生故障的原因，大部分是由于相与地的短路或相与相之 间的短路。电力系统简单故障包括三相短路、单相接地、两相短路、两 相短路接地、单相断线和两相断线等六种故障形式。本毕业设计采用对称 分量法进行简单故障计算，并完成程序的设计。完成对简单故障进行计算 之外，本毕业设计可采用基于多端口戴维南等值网络的方法计算复杂故障, 并编程验证方法的有效性。 二. 电力系统故障计算的基本知识 力系统的故障有多种类型，如短路、断线或它们的组合。短路又称横 向故障，断线又称为纵向故障。短路故障可分为三相短路、单相接地短路 简称单相短路两相短路和两相接地短路，分别简记 为f 3、f 1 、f 2和f 1 , 1 。注意两相短路和两相接地短 路是两类 电力系统中最常发生、危害最严重的故障是短路故障，因此故障计算 的重点是短路，也常称为短路计算。 间的短接。电力系统正常运行时，相与相以及相与地之间是不直接相 连的，或者说是相互间绝缘的。如果由于某种原因使绝缘破坏，形成了相 互间的通路，就发生了短路。 因有多种电气设备绝缘材料的自然老化、污秽或机械损伤，雷击引 起过电压，自然灾害引起杆塔倒地或断线，鸟兽跨接导线引起短路，运行 人员误操作（如检修后未拆除地线就合闸）等。电力系统的运行经验表明， 各类短路发生的几率不同，其中单相接地发生得最多，三相短路发生得最 少。根据某些系统的统计资料， 近的电压也明显下降，这将导致用电设备无法正常工作，例如异步电 动机转速下降，甚至停转。 路后，发电机输出的电磁功率减少，而原动机输入的机械功率来不及 相应减少，从而出现不平衡功率，这将导致发电机转子加速。有的发电机 加速快，有的发电机加速慢，从而使得发电机相互间的角度差越来越大, 这就可能引起并列运行的发电机失去同步，破坏系统的稳定性，引起大片 地区停电。 的通讯线路中感应出很高的电势和很大的电流，对通讯产生干扰，也 可能对设备和人身造成危险。 经济的灾难。其次是电流的急剧增大。 因此电力系统故障诊断研究具有重要的现实意义。电力系统故障诊 断是通过利用有关电力系统及其保护装置的广泛知识和继电保护等信 息来识别故障的元件位置（区域）、类型和误动作等参数，其中故障元件的 识别是关键问题。在电网发生故障后，将会有大量的报警信息通过各单 元的远程终端装置（RTU）传送到系统的能量管理中心，为故障诊断提供数 据源。而在复杂 故障或自动装置动作不正常时（保护、断路器的误 基金项 目国家自然科学基金（50677069）；国防科技重点实验室基金 （9140C8402040802）动拒动）以及信道原因导致出现信号出错或收不到 信 号的情况下，实际应用中很难给出准确的故障诊断结果。为了适应各种 简单和复杂事故情况下故障的快速、准确识别，需要电力系统故障诊断 系 统进行决策参考。目前，国内外提出了许多电力系统故障诊断的技 术和方法Llj,主要有专家系统、人工神经网络、优化技术、Petri网络、 粗糙集理论、模糊集理论、贝叶斯网络、多Agent技术和基于故障录波 器信息等方法。下面分别介绍这几种应用在电力系统故障诊断的研究发 展状况。 更高的要求。实时、准确的数据传送和正确、全面的故障分析成为了 继电保护的新目标。但是，目前对于微机保护和录波器信息的网络化管理 正处在探索阶段，国家电网公司还没有统一的技术规范和实施办法，使得 现阶段故障数据采集和分析还比较混乱。目前来看，在调度中心设计采用 统一的分析应用平台是较为实际 正常运行的电力系统，三相电压、三相电流均应基本为正相序，根据 负荷情况（感性或容性），电压超前或滞后电流1个角度（①），如图1。 图2正序相量、负序相量和零序相量（以电流为例）当选择A相作 为基准相时，三相相量与其对称分量之间的关系（如电流）为 222 2式中，a为运算子，a 1/120 , 有 a 2 1Z24O , a 3 1, a a 210 由各相电流求电流序分量 22 五. 总结 电力系统中发生故障的原因，大部分是由于相与地的短路或相与相之 间的短路。电力系统简单故障包括三相短路、单相接地、两相短路、两 相短路接地、单相断线和两相断线等六种故障形式。本毕业设计采用对称 分量法进行简单故障计算，并完成程序的设计。完成对简单故障进行计算 之外，本毕业设计可采用基于多端口戴维南等值网络的方法计算复杂故障, 并编程验证方法的有效性。 六. 参考文献 1 2 3 4 刘万顺“电力系统故障分析”，中国电力出版社，1998 王锡凡等“现代电力系统分析”，科学出版社，2003 陈亚民“电力系统计算程序及其实现”，水利电力出版社,1995李雄刚， 继电保护故障信息分析处理系统在电力系统的应用研究，广东工业大学工 学硕士学位论文，2003年4月28 5 6贺家李、宋从矩，电力系统继电保护原理，中国电力工业出 版社，第三版 郑启泉，继电保护故障信息分析处理系统简介，电力安全 技术，第4卷2002年第 7 K. Xie and Y. H. Song, Dynamic optimal power flow by interior point