（电力系统及其自动化专业论文）六相输电线路的纵联方向保护.pdf

a b s t r a c t s i x p h a s et r a n s m i s s i o ns y s t e mi san e w l yd e v e l o p e dt r a n s m i s s i o ns y s t e m t h e s i x p h a s et r a n s m i s s i o ns y s t e mi sa b l et ot r a n s m i te l e c t r i cp o w e rw i t hs i xp h a s e s i n s t e a do ft h r e ep h a s e s w i t hs u c has y s t e m , t h et r a n s m i s s i o nc a p a c i t yo ft h el i n e sw i l l b ei n c r e a s e d ，t h ep o w e rl o s sw i l lb ed e c r e a s e da n dt h ee l e c t r o m a g n e t i ci n d u c t i o nw i l l b er e d u c e d m o r e o v e hs i x - p h a s et r a n s m i s s i o nc a l lu t i l i z et h eo v e r h e a dt r a n s m i s s i o n r i g h t o f - w a ye f f i c i e n t l y t h e r e f o r e ，i ti so fg r e a tv a l u et oc a r r yo u tad e e ps t u d yo n s i x - p h a s et r a n s m i s s i o n d i r e c t i o n a lc o m p a r i s o np i l o tp r o t e c t i o nh a sm a n ya d v a n t a g e s ， s u c ha ss i m p l ea n dr e l i a b l ep r o t e c t i o np r i n c i p l e ，f a s ta c t i o n ，g o o da d a p t a t i o n ，l e s s d e m a n d i n go nt h ec h a n n e l ，c o n v e n i e n td e b u g g i n g ，a n ds oo n s oi ti sw i d e l yu s e da s m a i np r o t e c t i o no fh i 【g hv o l t a g ea n du l t r a h i g hv o l m g el i n e s t h u st h es t u d yo n d i r e c t i o n a lc o m p a r i s o np i l o tp r o t e c t i o no fs i x p h a s et r a n s m i s s i o nl i n e sh a si m p o r t a n t p r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e t h ep a p e l - i n t r o d u c e st h es i x s e q u e n c ec o m p o n e n tm e t h o dw h i c hi n c l u d e st h e s a m ep o s i t i v es e q u e n c ec o m p o n e n t ，t h es a m en e g a t i v es e q u e n c ec o m p o n e n t t h es a m e z e r os e q u e n c ec o m p o n e n t ，t h eo p p o s i t ep o s i t i v es e q u e n c ec o m p o n e n t t h eo p p o s i t e n e g a t i v es e q u e n c ec o m p o n e n t ，a n dt h eo p p o s i t ez e r os e q u e n c ec o m p o n e n t o nt h e b a s i so fu s i n gs i x - - s e q u e n c em e t h o dt oa n a l y z et h ef a u l to fs i x - p h a s et r a n s m i s s i o n s y s t e m , t h ep a p e rp r o p o s e san e wd i r e c t i o n a lc o m p a r i s o np i l o tp r o t e c t i o ns c h e m e u s i n gt h es a m ep o s i t i v es e q u e n c ec o m p o n e n t ，t h es a m en e g a t i v es e q u e n c ec o m p o n e n t ， a n dt h eo p p o s i t ep o s i t i v es e q u e n c ec o m p o n e n t ，w h i c hc o o p e r a t e sw i t hs u r g eg u a r d i n s t r u m e n t i nt h ep a p e r , f i r s t l y , t h ea u t h o rs e l e c t st h ea p p r o p r i a t es e q u e n c ec o m p o n e n t s w h i c hc a nb eu s e dt or e f l e c te v e r yf a u l tt y p e ，b a s e do nt h es t u d yo ft h ec o m p o s i t e s e q u e n c en e t sf o ra l lk i n d so ff a u l t s i ns i x p h a s et r a n s m i s s i o ns y s t e ma n dt h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h es i xs e q u e n c ec o m p o n e n t s a n dt h e nt h ea u t h o rw o r k so u tt h e d i r e c t i o n a lp r o t e c t i o nc r i t e r i o n su s i n gt h ec h o s e ns e q u e n c ec o m p o n e n t s s e c o n d l y , t h e i n f l u e n c eo ft r a n s i t i o nr e s i s t a n c ea n dd i s t r i b u t e dc a p a c i t a n c eo nt h ec r i t e r i o n si s a n a l y z e d t h i r d l y , an e wc o m p r e h e n s i v es c h e m ef o rd i r e c t i o n a lc o m p a r i s o np i l o t p r o t e c t i o ni sp r o p o s e d f i n a l l y , t h ep a p e ri l l u s t r a t e st h es i m u l a t i o nr e s u l t so fa s i x - p h a s es y s t e ms i m u l a t i o nm o d e lu n d e ra l lk i n d so fc o n d i t i o n s o b t a i n e dw i t h p s c a dt o o l s ，a n dt h ec o r r e c m e s so ft h en e wm e t h o di sp r o v e d t h es c h e m ep r o p o s e di nt h ep a p e rc a nr e f l e c te v e r yf a u l tt y p ei ns i x p h a s e t r a n s m i s s i o ns y s t e m m o r e o v e r , i th a sm a n ya d v a n t a g e s s u c ha ss i m p l et ou n d e r s t a n d h i g h l yr e l i a b l e ，i n f l u e n c e dl i t t l eb yt r a n s i t i o nr e s i s t a n c e ，e a s yt oi m p l e m e n ta n ds oo n k e yw o r d s ：s i x p h a s et r a n s m i s s i o nl i n e ；s i x s e q u e n c ea n a l y z i n gm e t h o d ； d i r e c t i o n a lc o m p a r i s o np i l o tp r o t e c t i o n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨鲞盘堂或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：裢王略话备签字日期：讪。1 年月午日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解苤盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。 特授权丕鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：械虢各饶备导师签名：学位论文作者签名：水毛影滁仓导师签名： 移维 签乒只期：】。? 年月午日 签字目期：幻矿年6 月严日 第一章绪论 i i 六相输电技术的优势n 1 5 3 第一章绪论 多年来，如何提高输电线路的传输能力，减少电压损失与功率损耗，已成为 国内外电工理论研究的热门话题。能否在相同的交流电压和输电条件下，不改变 发电端和用电端的原三相设备，仅靠改变输电的传输方式，从而提高线路的传输 能力、降低损耗并减少电磁场感应呢? 经过近2 0 年的研究与实践，一些发达国 家研究出多相( 六相、十二相) 输电方式。 六相输电是多相输电的一种，多相输电的概念最早是由美国学者b a r t h o l d 和b a r n e s 在1 9 7 2 年的国际大电网会议上提出的，即采用多于3 相( 如6 相和1 2 相) 的线路进行功率传输，以提高功率传输密度。在国外，多相输电作为提高功 率传输密度的重要手段得到了充分重视，对多相输电技术的研究也取得了很大进 展。 典型的六相输电系统如图i - i 所示，由四台变压器和六相输电线路构成。通 过2 台变压器将并行的三相线路变成六相系统，在另一端再通过两台变压器将六 相系统转变成三相系统。四台变压器的接线方式分别是：d ，y 1 1 、y ，d 1 、d ，y l 、 y ，d 1 1 。六相输电线路的六相分别为a ，b ，c ，d ，e 和f ，一般排列成正六边形。 相邻两相( 例如a 和b ，e 和f 等) 之间的相角差为6 0 。它可以分解为( a ，c ，e 和b ，o ，f ) 两个三相系统的组合，各系统中三相之间互差1 2 0 。 d y 1 y d 1 侨、a c e m 一 划p l p 2 渺 dyl厶叮 、，一，1 面义p ，b - d - f i f 譬p 2 渺i u i 1 p 1 和p 2 为保护安装处 a 。六相输电接线图b 六相输电线路正常运行时的电压向量图 图1 - 1典型的六相输电系统 同传统的同杆并架双回线路相比，由于六相输电线路的相邻相之间的相角差 为6 0 。，使得六相输电线路的相邻线间电压与相对地电压相等。相间电压的减小 使得输电线路对相间的绝缘要求降低，从而使得相间间隔距离减少，线路变得紧 第一章绪论 凑。在线路电压降和稳定储备相同的情况下，六相输电线路能够输送更多的功率。 六相输电线路在输送重负荷时，其维持电压和稳定的性能要好于双回线，根据六 相输电线路在系统中的位置，能够减少用户断电损失在1 0 5 0 以上。六相输电线 路可以采用轻巧的杆塔，较窄的线路走廊，可以直接利用三相线路标准的绝缘子 和线路金具。同时，其易与三相输电线路协调、兼容运行，对高压断路器触头断 流容量的要求较低，断路器易于灭弧。另外，很多的研究和试验显示，六相输电 线路在地面电磁场分布，无线电噪声、可听噪声等方面的环境指标均优于传统的 双回线路。 总的说来，六相输电系统与三相输电系统相比具有以下优点：1 功率密度大 大提高。b a r t h o l d 和b a r n e s 在1 9 7 2 年的g i g r e 上指出六相裸线传输线的极限功率 密度为1 2 0 0 0 m t z m ：，这是三相输电线的好几倍；2 六相输电系统易于与三相系 统协调、兼容运行；3 、相间电压较低：4 、对高电压断路器触头的断流容量要求 较低：5 、轻巧的杆塔结构、较窄的线路走廊；6 、运行时的可闻噪声、无线电噪 声和地面电场等环境指标均优于三相。 我国能源产地和需求的极不平衡，煤炭资源主要集中在西北地区。而大量 的能源用户集中在东部沿海地区，这决定了需要用特高压输电线作为电能传输 的骨干网架。但特高压输电需要较宽的线路走廊。例如1 0 0 0 k v 级别的线路走廊 宽度达到9 0 米。因此，如何节约线路走廊，提高单位线路走廊宽度下的输电容 量将是今后研究的重要课题之一。要节约线路走廊、提高单位线路走廊宽度下的 输电容量，将六相输电应用于特高压电网上是一种较理想的解决方案。因此，进 行特高压六相输电系统的故障分析，根据故障的特征研究选相、保护、测距的新 原理以及限制过电压的措施，是具有前瞻性的研究工作，具有重要的理论和现实 意义。本文主要针对六相输电线路的保护做一些研究工作。 1 2 六相输电系统保护的发展过程及研究现状n 删 与常规的三相传输系统相比，六相输电线路保护的复杂性源于故障类型的增 加。六相输电线路全相运行时短路故障( 不计开路故障) 类型多达1 2 0 种。如果考 虑六相输电线路的非全相运行( 如：五相、四相或三相运行) ，故障类型还会大量 增加。因此六相输电线路的采用大大增加了继电保护的复杂度。这也成为限制六 相输电技术进一步推广使用的瓶颈。 1 9 9 2 年，美国纽约电力和天然气公司( n y s e g ) 将g o u d e y 到o a k d a l e 之间的 一条2 4l ( m 长的双回线路改造成了六相输电线，并且已经投入商业运行，这标志 着多相输电技术已经从理论研究向实际应用迈出了重要的一步。在这条六相线路 第一章绪论 上，第一套主保护仍然采用了两套三相输电线路的分相电流差动保护分别用在 a c e 和b - d - f 线路上，可以启动单相跳闸；但是，第二套主保护采用的是两套 三相输电线路的纵联方向保护，不具备选项功能，跨线故障采用跳开六相的方案。 由此可见，将三相输电系统的保护用于六相输电线路不仅经济性差，而且不能保 证跨线故障只跳开故障相。因此有必要研究特高压六相输电线路的专用保护，让 其与选相元件配合工作实现完善的保护功能。本文选取了六相输电线路的纵联方 向保护作为研究方向。 文献 2 根据f o r t e s c u e 的对称分量理论，推导出了六相输电系统的变换矩 阵和复合序网图。序分量变换矩阵如下： m = 111111 1bb ：b 3b 4b 5 16 ：b 41b ：b 4 1 b 3 1b 31b 3 16 4b ：1b 4b ： 16 56 4b 3b ：b 式中：b = p 川3 。线路上任一点处的电压、电流分量由相量转换为序分量的 表达式为： 篇罗 m 2 ， 其中： 【厶= lc ，o ，u 1 ，u ：，u 3 ，u 4 ，u 5l i 1 u = l 如u ，叻，u ，m 厶= ii o ，1 1 ，1 2 ，1 3 ，1 4 ，5l j = j n ，i b ，i c ，i d i e ，b 式中：j o ，矽。为零序分量；j - 、d ，为正序分量；j s 、矽s 为负序分量；j z 、 矽：为半正序分量；j ，、d ，为半零序分量；，。、d 。为半负序分量。 文献 6 - 7 根据该理论提出了基于半正、半负、半零3 种故障穿分量的纵联方 向保护判据和相差动保护判据，构成了适用于六相输电线路的纵联保护方案。其 中文献 7 所提出的纵联方向保护判据为： 正方向判据：o o a r s 李- - 1 2 + 1 三掩o o 。，3 ， 腑糯啪叫善+ k 卜。 h 第一章绪论 三霎三：蓁：羔三二鬟翟j ：三。 c - 4 ， 旧黼渤昭降厶m 卜。 一。 三妻兰：茎：羔三二篷二三与：三。 c ，一5 ， ，b 黼啪锄唱隆乙m 3 6 0 。 。一 1 3 本文的研究目的和主要内容 本文的目的是提出一种六相输电线路的纵联方向保护原理，并对该原理在各 种运行工况下的动作行为进行分析和仿真验证。 围绕该目的，本文做了以下工作：首先通过对六相输电系统各类故障的复合 序网图以及六个序分量特征的研究，找到能够综合反应各种故障类型的序分量来 构成方向保护判据：分析过渡电阻，线路分布电路等因素对判据的影响；在以上 基础上给出方向保护的方案流程；利用p s c a d 搭建六相系统的仿真模型，并用 m a t l a b 编程对各种工况下的情况进行仿真、分析、验证。 本文具体章节安排如下： 第一章绪论 第二章纵联方向保护简介 第三章六相输电系统的六序分量法故障分析简介 第四章六相输电线路的纵联方向保护 第一章绪论 第五章纵联方向保护的仿真研究 第六章结论 第二章纵联方向保护简介 第二章纵联方向保护简介 纵联方向保护是利用通信通道比较被保护线路各端功率方向的保护。各端根 据本端和对端故障方向判断的结果综合判断出故障的位置，然后独立做出跳闸或 不跳闸的决定。纵联方向保护具有保护原理简单可靠、动作速度快、适应性强、 对通道要求不高、调试方便等优点。因此，被广泛用作高压、超高压线路的主保 护。下面以高频闭锁方向保护为例n 引，说明纵联方向保护的基本工作原理。 高频闭锁方向保护利用高频通道比较被保护线路两端的功率方向，收到的高 频信号是禁止保护跳闸的。当故障发生在被保护线路内部时，如图9 - 1 中的d 点 短路对线路b - c 是内部故障，此时保护3 和4 测到的功率方向为正，两侧都不发 闭锁信号，因此断路器3 和4 都跳闸。当故障发生在被保护线路外部时，如图 2 1 中的d 点短路对线路a b 和c - d 是外部故障，由于靠近故障点端的功率方 向为由线路流向母线，即功率方向为负，则该端的保护2 和5 发出高频闭锁信号； 此信号一方面被自己的收信机接收，同时经过高频通道被对端收信机收到，使得 保护装置1 、2 和5 、6 都被闭锁，不会将线路a - b 和c - d 错误地切除。 高频信号高频信号 弋、d e 书妙k l 耳卜衅 土玉立l 图2 - 1 高频闭锁方向保护的作用原理 从以上分析可以看出，这种按照故障时发闭锁信号构成的保护只在非故障线 路上传送高频信号，而在故障线路上并不传送高频信号。这样就可以保证内部故 障使高频通道可能遭受破坏时不会影响到保护装置的正确动作，这是它的主要优 点。 2 1 几种常用的方向元件 ( 1 ) 负序方向元件 1 7 - 1 9 】 负序方向元件接于负序电压矽：和负序电流j ! 上，反应于负序功率的方向 而动作。当线路内部发生不对称故障时，按规定的电压电流正方向来看，负 第二章纵联方向保护简介 序电流超前于负序电压，超前相角由负序阻抗角纺：决定，为1 8 0 。一伤：。此 时反应正方向故障的负序功率方向元件应该最灵敏，因此取= 一0 8 0 。一仍! ) ， 对应的动作方程为 ，7 口j 1 8 0 * - i p j 2 一9 0 。a r g 二三二r 一9 0 0 ( 2 一1 ) 、 2 该原理的保护可以反应于各种不对称短路，又由于三相短路的开始瞬间总有 一个不对称的过程，增加记忆回路后也可以反应三相短路。 ( 2 ) 相电压补偿式方向元件【2 0 】 相电压补偿式方向元件，是利用两两比较补偿后的相电压矽。、0 b 、0 f 相 位的原理构成的。其动作条件为： 成2 l 。a r g u - , 占 - 3 9 。 溉2 1 0 0 鹕挚9 0 0 凡2 而呸鹕皆3 咿 ( 2 2 ) 设保护安装处的电压为以、0 。、o c ，线路三相电流为l 、j 占、丘，取 母线流向线路为正，则三相补偿后电压为： u 。= u 。一( ，月+ n l o ) k z l ， u f b = ub u8 + n , r o ) k z i | u j c = u c 一( i c + n i o ) k z l ( 2 3 ) 式中n 零序补偿系数； 厶三相电流的零序分量； k 灵敏系数，按补偿到对侧系统中性点取值； z 。，被保护线路正序阻抗。 该方向元件能够反映系统全相及非全相状态下的各种故障，是高压和 超高压输电线路载波保护中性能完善的方向元件。 ( 3 ) 工频变化量方向元件f 1 7 】 工频变化量方向元件是利用故障分量中的工频正序和负序分量来判断故障 方向的种方向元件。具体实施时，在故障分量中减去零序分量就可以得到方向 元件所反应的正、负序成分的工频变化量： 第二章纵联方向保护简介 u 彳= 吼一0 u 占= u 占- u o u f = 以一o o i 4 = u - i o i 8 = u b i o ii c = u c i a 方向元件的动作判据为 仍 鹕箍 仍 仍 a r g 考u 乏8 仍 u ， 。 耶鹕z 乏铴 ( 2 4 ) ( 2 5 ) 其中，乙为方向元件的模拟阻抗。在正方向故障时，方向元件所测量到的 是保护安装处到背后系统中性点的阻抗z 。，而在反方向故障时方向元件所测量 到的是保护安装处到对侧系统中性点的阻抗z 。，都与此参考阻抗比相，即可判 断故障的方向。 ( 4 ) 正序故障分量方向元件【1 7 】 利用正序故障分量实现方向判别的元件称为正序故障分量方向元件，由于该 原理利用的是正序故障分量电流，所以不存在z ，z ：、i ，一乞产生的误差。 正序故障分量方向元件的方向判据见下式： ，j 正方向：0 。 a r g 半 1 8 0 。l 1 1 3 i ( 2 6 ) 反方向：1 8 0 。 a r g 半 3 6 0 。i 叫l gj 式中u l g 、i l g 代表正序故障分量电压、电流。在实际应用中应该考虑可能出 现的相位误差，为了不使方向元件出现误判，可采用缩小正、反方向动作区的做 法，例如正向判据为 0 a r g 二善 1 8 0 0 一0 ( 2 7 ) 一l g 反向判据为 1 8 0 。p a r g 三冬生 3 6 0 。0 ( 2 8 ) 1 8 0 。却媚专 。 旺甚 式中秒方向元件的闭锁角。 在上述判据中，正、反方向判据的动作范围都不是1 8 0 。而是1 8 0 d - 2 0 ，其 第二章纵联方向保护简介 中秒可由实际条件决定。 ( 5 ) 暂态能量方向元件【2 1 乏2 】 如果将行波电压和电流相乘血茁即可得到行波功率，其符号正、负即代表 了行波功率的方向。将行波功率在一定的时间段上积分或求和即可得到行波能 量，或称暂态能量。反映暂态能量符号的元件即称为暂态能量方向元件。三相的 暂态能量可用积分求出如下： s 2j ( a u 。戗+ u b 戗+ u 。缸) 出 ( 2 9 ) 暂态能量是由在短路时在短路点接入的假想电源注入到线路和系统的能量。 如果在线路内部短路，则两端保护的能量是此电源注入的，其方向必然相同：在 外部短路时，由于此电源位于两端保护的外侧，则两端保护的能量方向必然相反。 因此可按两端能量的方向判断是内部故障还是外部故障。 2 2 本章小结 本章介绍了纵联方向保护的工作原理，还介绍了在纵联方向保护中常见的方 向元件，为后面的工作做下铺垫。 第三章六相输电系统的六序分量法故障分析简介 第三章六相输电系统的六序分量法故障分析简介 3 1 六序分量法的基本原理【8 - 9 】 图3 1 同杆双回线 卜 文献 8 中介绍的六序分量法是针对同杆双回线推导出的。设同杆双回线满 足对称条件，即假定每回线的相间互阻抗相等，均为z m ；两回线之间的相间互 阻抗也相等，均为z 玉，则图3 - 1 所示的同杆双回线的电流电压之间满足如下关 系 己，。棚 u 。椰 u l c u 删 u m l l 8 u 械l c z sz m z m z m z s z m z z m z s z t mz k z k z mz 0z f m z t mz 0z k z r mz t mz i m z t mz k z k z ，mz 0z - m z sz m z m z m z sz m z m z m z s ( 3 - 1 ) 将六相电压和电流化为六序对称电压和电流构成的线性叠加形式，分为两步 进行。首先，消去两个三相系统间存在的互感，然后用对称分量变换消去每一个 三相系统相间的互感。 从两个存在互感的三相系统出发，可以把两系统中的电流分为两部分：同向 量( 穿越量) 和反向量( 环流量) 。由于同向量电流在反向量回路中产生的感应电 势互相抵消，反向量电流在同向量的回路的感应电势也相抵消，因此同、反向量 回路之间没有互感。将两回线中的各向量分解为同向量( 以t 表示) 和反向量( 以 f 表示) 的变换矩阵为p ： 第三章六相输电系统的六序分量法故障分析简介 p = 1o 01 o10o 0 01o 1 o 01 o1o0 o 01o 利用p 矩阵对式( 3 - 1 ) 进行变换得： u 。列 u 。阳 u r n r e 【，。剐 um f 8 u 神c o0 1o o1 o0 一l 0 0一l z 4 - z ，4 - z 0 zs + z kz 4-z肘0 z m4 - z t mz s + z f m o zs z f m z ，一z ：， z ，一z 厶 z 盯一z 乞 z s z 0 z m z 0 z f z ：f z m z k z s z 0 ( 3 2 ) ( 3 3 ) 可以将( 3 - 3 ) 式写为同、反向量两部分 u ，一一7 = z7 。j m r ( 3 4 ) u 。，矿= z f i 。fj z 7 为左上角阵，z f 为右下角阵。可以看出，z7 、z f 分别满足对称条件。 为分别消除z7 、z f 矩阵中的耦合阻抗，利用三相系统的对称分量变换法消去同 向量系统和反向量系统中的相间互感，将两个系统分别变换成l 、2 、0 系统。经 过上述变换后，双回线解耦成了式( 3 - 5 ) 表达的六个独立序分量。 u m h r 0 u m7 l 己，。扩2 z 7 o z 7 l z f q z f l z ，2 j m n t o ，朋月7 l j m n 7 2 lm 1 f a 肿月f l i m n f 2 ( 3 5 ) 由以上分析可见，同、反向量变换用到的矩阵p 和对称分量变换矩阵合起 来就得到了六序变换矩阵m - 其中，口：p j l 2 0 。 m = ( 3 - 6 ) 拍 稻 玎 翩 船 阡 脚 朋 唧 舢 胍 舢 rr，r，r， ”iijiii二iiiiiiiiiiiiiiiiii儿 乙乙 + + 乙乙乙 = ，口矿_哪o口口矿。矿口。o叫矿口矿口 一 一 一 第三章六相输电系统的六序分量法故障分析简介 3 2 六相输电系统的六序故障分量网络9 】 豢” 仔7 ， a c ed f b 第三章六相输电系统的六序分量法故障分析简介 a c ei d f b 图3 2 故障点处各序电流向量图 由于变压器外侧绕组采用三角接法，零序电流被隔离，只剩下同、反相量的 正序和负序。对于d ，y l l 接线的变压器，d 侧正序电流滞后于y 侧3 0 。，d 侧负 序电流超前y 倾j j3 0 。；对于d ，y 1 变压器，d 侧正序电流超前于y 侧3 0 。，d 侧负 序电流滞后y 侧3 0 。由此画出的变压器外侧各序相量图如图3 3 所示。 图3 - 3 变压器外侧各序电流向量图 由图3 - 3 可知，同正负序电流( t 1 和t 2 ) 和零序电流( t o 和f o ) 流不到三 相系统中，而三相系统侧的反序电流( f 1 和f 2 ) 是六相系统侧的两倍。因而在 同正序t 1 和同负序t 2 网络中，不包括系统阻抗；在反正序f 1 和反负序f 2 网络 中系统阻抗是实际阻抗的两倍。由此画出的六相输电系统的六序网络如图3 4 所 第三章六相输电系统的六序丹盘浩故障分析简介 月t 乙rz l 。毛 、f k r l fd m ( a ) 五、正网 mz 月j t z i z l ，j 2 2 1 s z n r z r 7 慧j 瓯。 ( b 】f 、只嘲 ，” ”+ 3 z 肼z o ”+ 3 z 枷 j 2 7 r o f 【，r r o ( c ) l 网 z o 。一3 乞z o 。一3 z 知 月 i i u u fd 胛o ， 厶，+ 厶r 分别为m 侧和n 侧变压器的等值阻抗，西z i 。丹别为故障点到m 侧和故障点 到n 侧的线路序阻抗；z o m ，z o “分别为故障点到m 侧和故障点到n 侧的零序线路阻抗； z 1 ，z ： 分别为故障点到m 侧和故障点到n 侧的线路互阻抗 围3 4 六序故障升量序网 囤3 4 与同杆双回线的六序分量网络( 见文献8 ) 截然不同，这可以从物理 意义上解释清楚。因为同序量是穿越量、反序量是环流量，正常运行时双回线上 流过的是同正序t 1 分量而六相线路上流过的是反正序f 1 分量，故双回线同 序网对应于六相的反序网，而反序网又对应于六相的同孛阿。 第三章六相输电系统的六序分量接故障分析简舟 3 3 六相输电线路的故障分类、复合序网和故障特征阻9 1 六相输电系统故障的主要特点是存在跨线故障。种类达1 2 0 种。图3 - 5 中 将跨线故障分为非对应相故障和对应相故障两大类，这里所说的对应相是指： a d ，c f ，e _ b 。 ? 、 相 输 电 系 统 故 世 分 类 接 地 非 对 应 相 跨 线 两相跨线( 如c bg j f 对称跨线( 如c e d g ) 三相跨线 第一娄跨线( 1 1 c e f g ) l 第二娄踌线( c e b g ) 二二跨线( 如a c f b g 四相跨线1 一三跨线f 如a d f b g 五相跨线( 如a b d f g ) f 两相跨线( 如a d g ) 对麻相跨线 四相跨线( 如a c d f g ) l 六相跨线( 如a c e b d f g ) i 单相故障( m 墟o ) 单回线故障 两相故障( 如c e g ) 【三相故障( 如a c e q 不接地( 除无单回线的单相故障外其它娄型同上1 圈3 - 5 六相辅电系统的故障分类 六序复合序网图以a 相为特殊相进行计算得到的。翻3 - 6 到图3 一1 8 表示的 都是接地故障，当凡2 ，或者n 网开路时所表示的故障即为不接地故障。 ( 1 ) 单相故障 此类故障包括：a g 、c g 、e g 、b g 、d c 、f g 。以 g 为例，复合序网 图如图36 所示 幽3 6a 6 复台序嗣 第三章六相输电系统的六j 于丹鲐洼故障分析简介 ( 2 ) 单回线的嘣相故障 此类故障包括：c e g 、a c g 、a e g 、b d g 、b f g 、d f g ，咀c e g 为例复合序网图 如图2 7 所示。 图3 7c e g 复台序网 ( 3 ) 单回线的三相故障 此娄故障包括：a c e g 、b d f g ，咀a c e g 为例，复合序网图如图38 所示 国3 - 8a c h g 复台序两 ( 4 ) 非对应相的跨线两相故障 这里所说的对应相是指：a - i ) ，c - f ，e - b 。此类故障有同类的故障有a f g a b g 、c d g 、c b g 、e d g 、e f g ，以c b g 为例，复合序网图如图3 - 9 所示， 图3 - 9c b 6 复台序网 第三章六相输电系统的7 一序丹量法故障分析简尹 ( 5 ) 对应柜的跨线两相故障 此类故障包括：a d g 、c f g 、e b g ，以a i 】g 为例，复台序网图如图3 1 0 所示。 图3 i o d g 复合序网 ( 6 ) 第一类三相跨线故障 此类故障包括：a c d g 、a e b g 、c e f g 、a d f g 、c d f g 、e d b g ，以c e f g 为例，复 合序网图如图3 - 1 1 所示。 国3 - 1 ic e f g 复台序阿 ( 7 ) 第二类三相跨线故障 此类故障有a c f g 、a e d g 、c e b g 、c b f g 、d b a g 、f b e g ，以c e b g 为例，复合序 网圉如图31 2 所示。 图31 2c e b g 复台序阿 ( 8 ) 第三类三相跨线故障 此类故障有a c b g 、a e f g 、c e i ) g 、a d b g 、c b d g 、e b f g ，以a d b g 为例，复合序 第三章六相输电系统的六序丹量湛故障分析简介 网图如图3 一1 3 所示。 图3 1 3a d b g 复合序髓 ( 9 ) 跨线四相故障之三一跨线故障 这里所指的三一跨线故障是指：将a c e 和b d f 分别作为个三相整体，与另 一个三相整体中的其中一相发生故障。此粪故障有a c e d g 、a c e f g 、a c e b g 、a b d f g 、 c b d f 6 、e b d f 6 ，以a c e d g 为倒，复合序网图如图3 1 4 所示。 围3 - 1 4a c e d g 复台序刚图 ( 1 0 ) 跨线四相故障之二二跨线故障 这里所指的二二跨线故障是指：将a c e 和b d f 分别作为一个三相整体，每一 整体中的两相与另一个整体中的非对应两相发生故障。此类故障包括：c e b d g 、 a c d f g 、a c f b g 、a e b d 6 、a e d f g 、c e b f g ，以a c f b g 为例，复台序网图如图3 1 5 所 币c 圈3 1 5a c f b g 复台序网 第三章六相输电系统的六序丹量往故障分析简介 ( 1 1 ) 跨线四相故障之四对应相跨线故障 此类故障有c e f b g 、a c d f g ，、a e d b g ，以c e f b g 为例，复合序网图如图3 一1 6 所示。 图3 1 6c e f i ；g 复台序网 ( 1 2 ) 跨线五相故障 此类故障有a c e b d g 、a c e b f g 、a c e d f g 、a c b d f g 、a e 叻f g 、c e b d f g ，以a c e f b g 为例，复台序网圈如图3 一1 7 所示。 rr 一 d 乏 k r r 五 圈3 1 7a c e f b g 复台序网 台 k 台 ( 1 3 ) 六相故障 六相故障时，只存在反正序分量，复台序网图如图3 1 8 所示 图31 8a c e b d f g 复古序网 发生各类故障时的故障特征汇总如下 第三章六相输电系统的六序分量法故障分析简介 表3 1接地故障时，故障点各序电流间的关系 故障 ic k ff ， 鹕i i f oa 噜 ip ， 类型 a r g 醒专 a r g 弓二 7 _ if l a g o 。1 8 0 o 1 8 0 0 1 8 0 01 2 0 一1 2 0 0 一1 2 0 1 2 0 1 8 0 一6 0 c e g o 。1 8 0 o 1 8 0 o “1 8 0 1 8 0 6 0 一6 0 0 6 0 。 a c e g o 1 8 0 c 8 g 9 0 一9 09 0 一9 0 一9 0 ：9 0 1 8 0一6 0 。6 0 1 8 0 6 0 。一6 0 a d g 0 ：1 2 0 +一1 2 0 o 。一1 2 0 ： 1 2 0 - 3 0 。- - 6 0 。 9 0 。岛- 1 5 0 。- 3 0 。1 5 0 。3 0 。 c e f g 1 5 01 2 0 。- 9 0 。9 0一9 0 o 3 0 6 0 。- 9 0 1 5 0 - 9 0 。一1 5 0 。9 0 c e b g 一1 5 0 。一1 2 0 。9 0 3 0 。- 3 0 1 a f b g1 8 0 ：0 。1 8 0 。o 。0 1 8 0 0 ：1 2 0 +1 2 0 1 8 0 3 6 0 6 0 。 a c e d g o 1 8 01 8 0 。0 ：1 8 0 。o ：0 ：1 2 0 ：一1 2 0 0 ：一1 2 0 1 2 0 。 a c f b g 9 0 。一9 0 9 0 一9 0 一9 0 。9 0 一1 2 0 o 。1 2 0 1 2 0 。0 一1 2 0 c e f b g 1 8 0 一6 0 6 0 。1 8 0 。6 0 二一6 0 a c e f b g o 1 8 0 1 8 0 。0 。 1 8 0 。0 。 1 8 0 。一6 0 。6 0 1 8 0 。6 0 一6 0 a c e b d f g 表3 2 不接地故障时。故障点各序电流之间的关系 lf i 鹕石1 f 2鹕石i f o i 。， 故障类型a r g 哪专r l c eo 。1 8 0 。0 。1 8 0 1 8 0 一6 0 6 0 。1 8 0 ：6 0 。一6 0 ： a c e 0 1 8 0 。 c b9 0 一9 0 9 0 。一9 0 。1 8 0 一6 0 6 01 8 06 0 一6 0 a d o 。1 2 0一1 2 0 ：01 2 0 1 2 0 ： c e f - 3 0 1 5 0 。- 6 0 。1 2 0一1 5 0 - 3 0 。9 0 1 5 0 3 0 “一9 0 。 c e b 3 0 一1 5 0 。6 0 。一1 2 0 ：1 5 0 - 9 0 。3 0 一1 5 0 。9 0 。- 3 0 。 a f b l8 0 o 1 8 0 o 0 1 2 0一1 2 0 1 8 0 ：6 0 一6 0 a c e d0 。1 8 0 。1 8 0 o ：0 1 2 01 2 0 0 一1 2 0 1 2 0 。 a c f b9 0 ： 一9 09 0 一9 0 一1 2 0 ：0 1 2 0 1 2 0 ：0 一1 2 0 c e f b 1 8 0一6 0 6 0 。1 8 06 0一6 0 a c e f b0 1 8 0 +1 8 0o1 8 06 0 。6 01 8 06 06 0 a c e b d f 2 0 第三章六相输电系统的六序分量法故障分析简介 3 4 本章小结 本章主要介绍了六相输电系统的六序分量法故障分析方法和故障特征。六序 分量法物理概念清晰，同序量代表着穿越量，反序量代表着环流量，有利于故障 特征的分析和分析结果的判断；六序分量法只需一次交换过程即可由相量变换为 各序分量，无需解耦，计算过程的简化减少了误差环节，有利于保护的准确动作。 利用六序分量法分析六相输电系统的故障，将不对称的六相系统变换为六个序分 量系统，结合故障的边界条件得到复合序网，为六相输电系统继电保护判据的制 定提供了理论依据。 第四章六相输电线路的纵联方向保护 4 1 引言 第四章六相输电线路的纵联方向保护 本文提出了一种基于序分量动作的六相输电线路纵联方向保护原理。该原理 具有简单可靠、受故障点过渡电阻影响小、容易实现等优点。 4 2 基本原理分析 4 2 1 序分量的选择阳3 线性网