零序分量應(yīng)用

零序分量配電網(wǎng)故障定位

小電流接地系統(tǒng)單相接地的故障定位因其定位的困難性，一直是電力系統(tǒng)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有不少配電網(wǎng)故障定位方面的方法被提出，大部分都集中在阻抗法與行波法心一。采用行波法需要專門(mén)的硬件設(shè)備，投資較大，技術(shù)復(fù)雜，并且存在反射波識(shí)別和近區(qū)定位死區(qū)的問(wèn)題。若采用阻抗法，可以一定程度上克服定為死區(qū)的問(wèn)題，而且可以利用大量現(xiàn)有的設(shè)備，硬件投資相對(duì)較小，容易實(shí)現(xiàn)。經(jīng)研究，小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)其電流值電壓值等電力參數(shù)會(huì)發(fā)生一系列的變化，這些特性所反映的故障信息如果被成功提取便會(huì)給我們的定位帶來(lái)很大的幫助¨

當(dāng)配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生小電流接地故障時(shí)，相當(dāng)于在故障點(diǎn)附加一個(gè)與故障前電壓幅值相等、極性相反的虛擬電壓源。故障點(diǎn)上游的動(dòng)態(tài)過(guò)程為上游線路與健全線路共同在虛擬電壓源作用下的響應(yīng)，下游線路動(dòng)態(tài)過(guò)程為下游線路在虛擬電壓源作用下的響應(yīng)。

對(duì)于故障點(diǎn)同側(cè)的2個(gè)檢測(cè)點(diǎn)而言，其零序電流之差為兩檢測(cè)點(diǎn)間的分布電容電流，由于兩檢測(cè)點(diǎn)間的分布電容較小，所以兩檢測(cè)點(diǎn)間的零序電流幅值相差不大。

而故障點(diǎn)兩側(cè)的零序電流，由于線路的電阻、電感及分布電容值相差較大，所以故障點(diǎn)兩側(cè)的零序電流幅值相差較大。

利用上述原理，進(jìn)行接地故障點(diǎn)的區(qū)段定位。具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

1)設(shè)檢測(cè)點(diǎn)故障信號(hào)采集裝置采集到的零序電流值，定義故障區(qū)段故障參數(shù)。

2)對(duì)不同檢測(cè)點(diǎn)信號(hào)采集裝置采集到的零序電流值進(jìn)行計(jì)算，求得各檢測(cè)點(diǎn)的故障參數(shù)。

3)比較各檢測(cè)點(diǎn)的故障參數(shù)，參數(shù)差最大的區(qū)段即為故障區(qū)段。

零序分量距離繼電器

電力系統(tǒng)在一定程度上可以看做是線性系統(tǒng)，所以適用于電路中的疊加原理。對(duì)于線路中發(fā)生的任何故障都可看做是故障前系統(tǒng)和故障附加系統(tǒng)的疊加，對(duì)于基于故障附加系統(tǒng)的保護(hù)，由于僅由故障附加網(wǎng)絡(luò)來(lái)決定其性能，從而使此類保護(hù)具有較高的靈敏度，性能穩(wěn)定，不受故障前負(fù)荷，兩側(cè)電勢(shì)夾角等因素影響。

對(duì)于區(qū)內(nèi)故障，由于零序電壓源在保護(hù)范圍內(nèi)部，按照動(dòng)作電壓方程求出的電壓量為零序電壓分布曲線 k1 的延長(zhǎng)線上的虛假電壓量，由于為線性關(guān)系，從而使動(dòng)作方程滿足；相反，對(duì)于正向區(qū)外以及反向故障，按照動(dòng)作電壓公式求出的保護(hù)范圍邊界的零序電壓即為電壓分布曲線上 Y 點(diǎn)的電壓量，不滿足動(dòng)作方程。

零序距離繼電器具有不受故障前負(fù)荷，系統(tǒng)運(yùn)行方式，系統(tǒng)振蕩等因素影響的特點(diǎn)，由于最終的動(dòng)作公式為模量比較，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單可靠具有較強(qiáng)的抗干擾及耐過(guò)渡電阻能力。由于零序距離繼電器所有動(dòng)作量為零序電氣量，啟動(dòng)后可以長(zhǎng)期穩(wěn)定，而且電壓回路異常后，可以改用開(kāi)口三角形輸出電壓實(shí)現(xiàn)。 2100433B

由線性數(shù)學(xué)計(jì)算可知:三個(gè)不對(duì)稱的相量，可以唯一分解為三組對(duì)稱的相量 (分量)。對(duì)稱分量法是電力系統(tǒng)分析的常用方法, 在繼電保護(hù)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)也有廣泛的應(yīng)用。 在對(duì)繼電保護(hù)裝置、 故障錄波裝置等做零、 負(fù)序的相關(guān)實(shí)驗(yàn)時(shí), 常常會(huì)涉及到將三組序分量 ( 電壓或電流) 合成為三相相量, 或者將不對(duì)稱的三相相量分解為序分量。

對(duì)于一組三相不對(duì)稱的相量，可以用對(duì)稱分量法進(jìn)行分解。取其中一相進(jìn)行分析，用矩陣表示為

其中，

交流電力系統(tǒng)中有三根導(dǎo)線，分為ABC三相，正常情況下三相電壓、電流對(duì)稱，相位相差120°。但在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，ABC三相不再對(duì)稱，為便于分析，可將電壓、電流分解為正序、負(fù)序和零序三種分量。2100433B

由于諧波與基波的頻率有特殊的關(guān)系，故在與基波合成時(shí)會(huì)分別表現(xiàn)出正序、負(fù)序和零序特性。但我們不能把諧波與這些分量等同起來(lái)。由上所述，之所以要把基波分解成三個(gè)分量，是為了方便對(duì)系統(tǒng)的分析和狀態(tài)的判別，如出現(xiàn)零序很多情況是發(fā)生單相接地，這些分析都是基于基波的，而正是諧波疊加在基波上而對(duì)測(cè)量產(chǎn)生了誤差，因此諧波是個(gè)外來(lái)的干擾量，其數(shù)值并不是我們分析時(shí)想要的，就如三次諧波對(duì)零序分量的干擾。

線路的各序電抗都是線路某一相自感電抗X_L和其他兩相對(duì)應(yīng)相序電流所產(chǎn)生互感電抗X_M的相量和。對(duì)于正序或負(fù)序分量，因三相幅值相等，相位角互為120°，任意兩相電流正（負(fù)）序分量的相量和均與第二相正（負(fù)）序分量的大小相等，方向相反，故線路的正、負(fù)序電抗有X₁ =X₂=X_L-X_M。由于零序分量三相同向，零序自感電動(dòng)勢(shì)和互感電動(dòng)勢(shì)相位相同，故線路的零序電抗X₀=X_L 2X_M，因此線路的零序電抗X₀大于線路正序電抗X₁或負(fù)序電抗X₂。