含有环形网络的电网系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电力领域，具体涉及一种含有环形网络的电网系统。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济迅速发展，社会用电需求不断增加，高压输电线路难免发生各种故 障，这给整个电力系统的正常运行和可靠供电带来了严重的危害与影响。所以研究高压输 电线路故障选相尤为重要。当电力系统发生故障时，故障选相元件能准确识别故障类型并 对保证继电保护装置有效动作，选择性地切除故障相有重要的意义。
[0003] 阻抗法是在不考虑线路对地电容和电导情况下，利用测量的电压、电流量求出故 障回路中的阻抗值从而来实现故障选相。阻抗法又可分为单端法和双端法两种。其中，单 端法原理简单，但不能消除过渡电阻和对端系统阻抗变化引起对定位精度的影响；双端法 相比单端法所需信息量大，仍然存在着由于双端采样频率不一致和相位偏移引起的定位误 差，因此在实际应用中也存在着局限性。
[0004] 阻抗法主要是针对辐射形线路的故障选相，并不考虑电网的实际结构。由于高压 电网中的输电线路多数是以环形网络方式运行的，因此利用单端或双端信息定位短路故障 点的方法难以适应环形网络结构。
[0005] 行波法定位速度快，精度高，不受过渡电阻、线路类型及系统运行方式的影响；但 是，它显著的缺点是选相结果不可靠，且存在硬件造价高等问题。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型的目的是提供一种含有环形网络的电网系统，起可以自动进行故障选 相并保证故障选相的精确性的作用。
[0007] 为实现上述目的，本实用新型提供了一种含有环形网络的电网系统，所述电网系 统包括多台发电机组、多条母线、多条输电线路以及故障录波单元，所述多台发电机组分别 连接到不同的母线，部分母线通过部分输电线路连接形成环形网络；所述故障录波单元包 括故障录波器，通讯线以及测量装置；其中所述测量装置设置于每一条输电线路的两端，所 述通讯线的一端连接所述测量装置，所述通讯线的另一端连接所述故障录波器；以及所述 故障录波器设置有判断最大暂态电压的电路和判断最大暂态电流的电路。
[0008] 较佳地，所述电网系统包括3台发电机组、8条母线、7条输电线路、以及14个测量 装置，其中，4条母线连接形成四边形环形网络。
[0009] 较佳地，所述电网系统包括4台发电机组、8条母线、10条输电线路、以及20个测 量装置，其中，4条母线连接形成四边形环形网络。
[0010] 较佳地，所述多个测量装置包括电流互感器以及电压互感器。
[0011] 较佳地，所述电网系统还包括多台变压器，每一台发电机组与一台变压器连接。
[0012] 本实用新型的含有环形网络的电网系统可以自动进行故障选相并保证故障选相 的精确性和通用性，且硬件造价低、定位可靠。
【附图说明】
[0013] 图1是本实用新型的供电系统示意图。
[0014] 图2是故障相等值电路图。
[0015] 图3是含有三角形环形网络的电网系统示意图。
[0016] 图4是故障录波单元的连接示意图。
[0017] 图5是故障录波器的结构示意图。
[0018] 图6是本实用新型本实施例3的三机电网系统示意图。
[0019] 图7是本实用新型实施例4的四机电网系统示意图。
[0020] 图8是测点Q、C3、Cs的暂态电压曲线。
[0021] 图9是测点C4、C6、C12的暂态电压曲线。
[0022] 图10是测点C4的电流扰动量曲线。
[0023] 图11是测点C5~Cs的暂态电流曲线。
[0024] 图12是测点C9~C12的暂态电流曲线。
【具体实施方式】
[0025] 以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实 用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限 制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。
[0026] 术语说明
[0027] 暂态分量：系统网络结构变化时，网络中电感、电容等储能元件而产生的电气量； 它随指数规律衰减，过渡过程结束后不再存在。
[0028] 故障选相：当输电线路发生故障时，保护装置除能够测量出故障距离外，还能选出 故障的相别，即故障选相。
[0029] 电流互感器（CT):它是由闭合的铁心和绕组组成，它的作用是可以把数值较大的 一次电流通过一定的变比转换为数值较小的二次电流，用来进行保护、测量等用途。如变比 为400/5的电流互感器，可以把实际为400A的电流转变为5A的电流。
[0030] 电压互感器（PT):它是带铁心的变压器，它的作用是将交流高电压转化成低电 压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等。
[0031] 发电机组（G):是将其它形式的能转化为电能的电气设备。
[0032] 变压器⑴：利用电磁感应原理，将一种电压的交流电能变换为同频率的另一种 电压的交流电能的装置。
[0033] 母线（M):在发电厂和变电所的各级电压配电装置中，指将发电机、变压器与各种 电气设备连接起来的导线，起到汇集和分配电能的作用。
[0034] 输电线路（L):指用绝缘子以及相应金具将导线及架空地线悬空架设在杆塔上， 连接发电厂和变电站，以实现输送电能为目的的电力设施。主要由导线、架空线路、绝缘子、 金具、杆塔等组成。
[0035] 测点：测量电压和电流的位置。
[0036] 以下结合图1、图2和图3对本实用新型进行说明。
[0037] 图1为本实用新型的供电系统示意图，其中乂為和^为母线，GpG2为发电机组， 母线I為和M3均通过输电线路连接，假设在t=Os时，母线M2、M3之间的线路上发生三相 短路故障。
[0038] 图2为故障相等值电路图。输电线路故障后，相当于在故障点处附加一个故障电 源。其中，故障电源与正常情况下该点处的电压大小相等、方向相反。倘若不考虑线路对地 电容和过渡电阻的影响，某一故障相的等值电路图如图2所示。
[0039] 假设在t=Os时刻短路点在正常运行条件下的电压表达式为
[0040]u(t) = _Umsin(cot+a) (1)
[0041] 对左侧回路列写全微分方程，如式（2)所示：
[0047] 由式⑶中可以看出，短路故障时暂态分量中包有丰富的衰减直流分量。本实用 新型定义电压差值k是线路Lm两端测点的暂态电压量du"和dun之差，表达式如式（4)所 示：
[0048]k=dum-dun (4)
[0049] 由式⑷可以看出，当k>0时，电流由节点M流经节点N;反之，当k< 0时，电流 由节点M流经节点N。
[0050] 当电网中发生短路故障时，在故障点处产生的暂态分量将使得不同位置处的电 压、电流发生不同程度的畸变。这是因为在故障分量网络中，只存在故障点处一个电源单独 作用，故障点处暂态电压的峰值最大。
[0051] 图3为含有三角形环形网络的电网系统示意图。在图3中，设母线指向输电线路 的方向为电流的正方向，且假设输电线路L23发生短路故障。
[0052] 通过各测量装置提取各测点（；~C12的暂态电压、电流，由于环形网络出现故障 时，离故障点越近的地方电压越大，测点C2、C3、C7或测点C4、C5、C9提取的暂态电压曲线的峰 值最大。
[0053] 现在假设测点C3提取的暂态电压最大（测点C2、C7、C4、C5、C9和测点C3的分析方 法一样），则线路L12、L23和L25是可能的故障线路。
[0054] 计算的电压差值将满足k21>0、k7S>0，说明线路L12上电流di12由M2流经Mi，线路L25 上电流乜25由M2流经M5。由于线路L23发生短路故障，因此故障线