1绪论的07级例子 - 图文(7)

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图4.4（a）F1点两相短路故障m3处测量结果

3 2 1.5 1 0.5 0

-0.50.010.0152.53.5x 106

4.543.53x 104Power(106W)Energy(104J)2.521.510.50-0.500.010.020.030.040.050.06Time(sec)0.070.080.090.1

0.02Time(sec)0.025图4.4（b）F2点两相短路故障m3处测量结果

1 0.5 0 -0.5 -1

1.5-1.5-2-2.50.0150.0160.0170.018x 1060.5x 1040-0.5Power(106W)Energy(104J)-1-1.5-2 0.0190.020.021 Time(sec)-2.50.0220.0230.0240.025-300.010.020.030.040.050.06Time(sec)0.070.080.090.1

图4.5（a）F1点两相接地故障m3处测量结果

x 10687654.543.53x 104Power(10W)3210-1-200.010.020.030.040.050.06Time(sec)0.070.080.090.1Energy(104J)42.521.510.50-0.500.010.020.030.040.050.06Time(sec)0.070.080.090.1

6图4.5（b）F2点两相接地故障m3处测量结果

4.2.2分析

以上仿真结果表明，对于发生在上游的故障，有75%的正确率，但可信度不高。下游

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发生故障也有75%的正确率，可信度相较于上游高。但对接地故障引起的扰动判断不准确。对于双电源系统的各种故障虽然有些能判断出故障源位置，但可信度不高。以下针对该方法讨论两种情况： （1）单双电源系统

该方法无疑是适用于单电源系统的。将图4.1电源E2额定容量改为100MVA，观察F1点故障时m3处测得的扰动能量变化。

x 105

4 3 2 4120001000080006000Energy(104J)Energy(J)400020000-2000-400010 00.010.020.030.040.050.06Time(sec)0.070.080.090.1

-100.010.020.030.040.050.06Time(sec)0.070.080.090.1图4.6（a）改变后单相接地和三相短路

21.510.5x 104Energy(104J)0-0.5-1-1.5-2-2.5-300.01Energy(J)0.030.040.050.06Time(sec)0.070.080.090.1 0.02 200010000-1000-2000-3000-400000.010.020.030.040.050.06Time(sec)0.070.080.090.1

图4.6（b）原系统单相接地和三相短路

（a）图中两种故障时扰动能量为正值，表明扰动源在下游，判断结果错误。（b）图表明扰动源在上游（右图不能得出结论）。由此可以看出，E2容量改变后，扰动能量明显变大，并且不再遵循上游发生故障，流过监测设备的能量减少的规律，在双电源系统发生短路故障时该方法定位扰动源不可靠。

在上游发生故障时，电源也向下游传递能量。两电源容量不同，加之不同故障情况下下游获得能量变化不定。当电网中含有储能元件时，容性无功和感性无功相互交换能量，利用其判断也不准确。当含有变压器时，高压侧发生故障会向低压侧传递，在低压侧监测设备检测到的扰动量幅值和故障类型都会有所改变，这些都会对该方法判断造成影响。因此该方法离实际应用要求还有一定的差距，主要适用于辐射状电网的暂降源定位。 （2）扰动能量较小的情况

扰动能量大小与发生故障时电压的初始相角和故障阻抗有关。故障阻抗增大，扰动能量减小。在电压过零点发生故障时，扰动能量最小。同时还受系统等效阻抗影响较大，如果等效阻抗的电阻接近于0，瞬时有功能量大小会周期性地趋近0，这种情况下利用该方

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法无效。在上述所有仿真中，故障起始时刻为0.02s，几乎为过零点的时刻，因此这种情况下的扰动能量变动不做讨论。在系统参数变更后（110/10KV变压器容量2.5MVA，靠近电源E2的10.5/0.4KV变压器容量2MVA，另外一个变压器容量300KVA，），当F2点发生单相接地故障，下图为m3处变动前后两种情况下的扰动能量。

300300

2001000-100-200 0.010.020.030.040.050.06Time(sec)0.070.080.090.1200100Energy(J)Energy(J)0-100-200 -300 0-30000.010.020.030.040.050.06Time(sec)0.070.080.090.1（a）原系统 （b）修改后的系统

图4.7 扰动能量仿真结果

比较上图，能量变化很大，（b）图中扰动能量很小，且在0.04s故障结束时，扰动能量接近于0，小于扰动期间扰动能量的最大偏移量得80%。因此该方法在有功能量比较小的情况下是不适用的。

基于扰动功率和扰动能量的方法除可以对电压暂降和电容器投切定位外，还可以用于电动机启动的定位。该方法直接利用检测得到的电压电流信号，获取信号方便，具有普遍适用性。但该方法没有数学分析算法，是一种凭感官理解的定位方法。判断结果在很大程度上依赖于扰动能量和扰动功率两个量的吻合度，如果两者得到的结果不匹配，那定位结果就容易出错[12]，如果扰动功率初始峰值的极性与扰动能量的变化一致，则更能证实由扰动能量判断所得的结果。2007年，张文涛等[13]指出该方法只适用于向外释放能量的扰动进行定位，这也是最常见的扰动，而对较少发生的如雷击、含有储能元件等的向系统注入能量的扰动定位，若使用该定位方法，就会得出错误的结论。同时对负荷的动态特性因素考虑很少，影响了方法的定位准确度。

该方法需要确定扰动的起止时刻，在现场测量中尤为重要，但是文献中没有提到有关起止时刻检测的算法。单纯采样监测忽略了故障时会发生相位跳变的可能，而且会影响检测速度，造成起止时刻测量不准确，影响判断结果。

该方法需要计算整个扰动过程中的扰动能量和扰动功率，需要设定阈值和查看扰动截止时刻扰动能量的大小。利用这些信息才能做出判断，也就是说当扰动发生结束后才能确定扰动源位置，定位速度慢，不能应用在动态电压恢复补偿（DVR）上。

4.3基于判定系统轨迹斜率方法的仿真分析

4.3.1仿真结果

选择监测设备m3，当F2故障引起暂降时，利用m3处拟合所得直线斜率判断的结果应为下游位置。故障持续时间为0.020.04s，仿真时间为00.1s。以下为仿真结果：

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（1）三相短路

600050004000|vcosθ| (V)3000200010000050100150200current(A)250300350400图4.8 F2点三相短路故障m3处测量结果

图4.8中，经过最小二乘法拟合的直线斜率为负，表明暂降源在m3下游，与实际情况吻合。

（2）单相接地（A相）

图4.9中，经过最小二乘法拟合的直线斜率为正，表明暂降源在m3上游游，而实际上故障发生在m3下游，判断错误。

600050004000|vcosθ|(V)30002000100000510152025current(A)30354045

图4.9 F2点单相接地故障m3处测量结果

（3）两相短路故障（AB）

6000

50004000|vcosθ|(V)3000200010000050100150200current(A)250300350图4.10 F2点两相短路故障m3处测量结果

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图4.10中，经过最小二乘法拟合的直线斜率为正，表明暂降源在m3上游游，而实际上故障发生在m3下游，判断错误。 （4）两相短路接地（AB两相）

600050004000|vcosθ| (V)3000200010000050100150200current(A)250300350

图4.11 F2点两相短路接地故障m3处测量结果

图4.11中，经过最小二乘法拟合的直线斜率为负，表明暂降源在m3下游，与实际情况一致。 4.3.2分析

基于系统轨迹斜率的方法由于只需知道直线的斜率，无需计算其他参数或设定限值，因而简单且易于实现。该方法的最大特点是不需要确定暂降的发生时间，但该方法在对于由不对称故障引起的暂降位置判别上准确性不高。同样,这是根据现场经验得到的一种方法,理论性较差,无法准确地评估该方法的适用范围。同时由仿真得出该方法对不对称故障引起的电压暂降源定位不适用，对单电源系统适用，对双电源系统可信度不高。对于该方法讨论以下两点： （1）功率因数的求解

该方法在实现中需计算监测处的功率因数。三相稳态电路中，三相瞬时功率为： P （31） 稳态时对称三相电路的瞬时功率为常量，其值等于平均功率。 复功率定义为：

S cos

UIcos

jUIsin

P

jQ （32）

（33）

文献中没有提到功率因数的测量方法，在实际计算中仍用传统方法来计算。三相不平

衡工频电路的计算比起平衡电路来，要复杂一些。以往计算三相电路时，只要不是三相严重不平衡，在工程计算中均可以简化成三相平衡来计算。但是，在某些情况下，需要了解三相电路的暂态过程，这时，若三相电路是不平衡的，如果仍忽略其不平衡，将造成较大误差。目前在某些测量中，利用直流分量法测量电路的功率因数。总体上讲在仿真实现过程中所用的计算方法有误差。 （2）斜率的变化

该方法假设非故障侧在暂降期间参数不变，满足（11）式。文献中指出即使cos变

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