故障指示器在输电及配电系统中的应用

故障指示器在输电及配电系统中的应用Y.Tang,H.F.Wang*,R.K.Aggarwal,A.T.Johns英国巴斯大学电子与电气工程学院，bath，BA2，7AY作者通讯方式：：+44-1225-323040，：+44-1225-826305，电子邮箱：eeshw@bath.ac.uk摘要：故障定位技术可分为以下三大类：(1)基于基频电流和电压，(2)基于行波和高频组件，以及(3)以这些基础知识为基础的方法。故障指示器可以安装在变电站或输电线路杆塔上。本文回顾了故障指示器在输电及配电系统中的应用。对每种故障指示器原理，优缺点，定位技术进行了讨论。最后，本文建议使用一种先进的基于故障产生高频噪声信号(FI-HF)的安装在地线与电线塔之间的故障指示器。则故障产生高频噪声信号将被一个特别设计的"地球陷阱"和堆栈调谐器俘获。关键词：故障指示器，故障定位，故障检测，输电线路保护装置，配电系统，高频率信号，电弧故障1绪论为了取得发电厂与最终用户之间的必要的连续性服务，输电及配电系统是至关重要的。开发故障指示器能够在电力系统中发生故障后立即的以很高的精度指示出所有类型的故障是非常重要的，这样长时间的电力供应中断所造成的停电事故，能源丧失，设备损坏和财产损失，工厂停产和经济衰退可避免或减至最低程度。高效率故障定位，使得电力变得便宜，安全，高效，整齐，清洁和可靠。本文回顾了故障指示器在输电及配电系统中的应用。讨论其原理，优缺点，以及每种类型的故障定位技术。最后本文建议使用一种先进的基于故障产生高频噪声信号（FI-HF）的安装在地线与电线塔之间的故障指示器。则故障产生高频噪声信号将被一个特别设计的"地球陷阱"和堆栈调谐器俘获。2故障定位技术的评论故障定位技术可分为以下三大类：(1)基于基频电流和电压，(2)基于行波和高频组件，以及(3)以这些基础知识为基础的方法。故障指示器可以安装在变电站或输电线路杆塔上.A.基于阻抗测量技术[1-81]有相当的研究工作纳入为故障定位而发展基础阻抗方法，无论是对一个终端数据的收集方法还是双终端数据的收集方法。然而，跟所有其他以频率为基础的测量方法一样，他们会受到线路故障电阻，线路负荷，震源参数等原因的限制。因此，精确度达到了则故障地点会被限制在总线路长度2-3%，不会有任何进一步的明显改善，但会在不久的将来实现。主要的影响精确的故障定位方法因素有[9]：1）负载电流和阻性故障（电抗性影响）的综合影响。阻性故障的影响对于接地故障来言可能会特别高，这代表了大部分的架空线路上的故障2）不准确的故障类型（故障部分）的鉴定3）零序分量相互电磁感应的影响。4）线路参数的不确定性，特别是零序阻抗。在线路中往往很难获得准确的零序阻抗阻值（Z）。Z阻值是受难以衡量的或可能是变数的土壤电阻率影响的。Z自身有20％的误差，在计算故障位置可允许15％的误差。5）不够准确的线路模型，即不换位线路，则代表换位与充电电容是不会考虑。6）存在的平行或并联的电抗器和电容器。7）负载流量失衡。8）测量误差，电流电压互感器错误，位数不足的A/D模数转换系统。提高故障定位准确度，重要的是要消除或减少故障定位算法造成的误差。如果有更多关于系统的信息提供，该算法将会更为准确。对各种故障定位方法现已开发并利用了单端阻抗技术，其精度在大多数的实际应用是可接受的。一个主要的优点是不需要用到通信。若必须用到通讯通道，输电线路会用到双端故障定位方法。这些方法并不需要高速通信，可能使用调制解调器或类似的通讯工具联系。两端故障定位技术提供改进的故障位置的估算，不用任何前置设备，也不需要提供有关的如源阻抗的外部网络信息。B．行波测量技术[IO-IS]多年来，电力行业都使用行波的方法成功地克服错误和局限性，在用传统的以基频为基础的测量方法对故障定位。行波系统提供了比任何其它以前设备提供的更好精确度，但由于可靠性和维修的问题逐渐被遗弃，从而导致在技术对其兴趣和信心的逐渐流失。最近，行波方法的重新出现是作为一种故障定位的代替。这主要是由于电力行业希望更快，更为准确的对故障定位，再加上在数据采集，GPS时间同步和通讯系统方面的改进。一般情况下，最新的为架空线路工作的行波故障定位系统，可分为三种模式：1）单端模式依靠于故障产生行波暂态。2）双端模式依靠于故障产生行波暂态。3）单端模式依靠由断路器运作产生的行波暂态。故障定位方法采用行波是独立于网络配置以及安装在网络中的设备。这些技术都非常准确，但需要高采样速率和相比于实施阻抗技术它们的执行成本较高。C.基于测量技术方面的知识其他近期工作的重点放在发展技术故障用到的基础知识方法上，如神经网络，专家系统和模糊理论等。这些技术往往依靠外部信息，如SCADA的警报，变电站和馈线开关的状态，馈线测量，负载电压传感器等。3在传输和配电系统的应用在超高压输电系统中，故障定位已被认为一个基本的要求。然而在配电系统中，它已经不再发展。大部分故障定位技术如上所述，主要是开发和应用于特高压输电系统中。事实上，由于超高压输电系统和配电系统有着明显的物理结构和尺寸之间差异，大部分故障定位算法并不都适合这两种情况。在另一方面在配电网中可以有不同的接地方式，所以必须考虑故障定位方法的运用。接地方式可作如下安排：直接接地。不接地。通过皮特森的线圈或电阻接地。中性点不接地系统和经皮特森线圈F电阻中性点接地系统是所谓的非直接接地系统。在许多国家，它们被广泛运用于配电网络。当一个单相接地故障发生时，中性点非直接接地系统的故障电流比中性点直接接地系统要小得多。该系统运行时在故障点的小电流是一个优点，但它对于检测故障的位置，鉴定故障线路，尤其是在经皮特森线圈F电阻中性点接地系统却是一个缺点。[18]在配电系统中故障定位的传统办法由在网络中操作断路器和/或自动继电器，和设法重新激励反馈线路组成。故障可能因而被查出几“叠代”。因为馈线往往被设计成一个开放环路的结构，在一个故障成功定位以后分离故障的部分和重新激励零件上游和下游是可能的。这种为所有主网络进行故障定位的方法是可能的。它的主要缺点是所需的时间本地化故障段和其故障。在特定区域的程序里，全部或一部份顾客对于故障馈线，一些长期供应中断可能发生。最近，更多的工作将重点放在为配电系统开发新的故障定位技术。[13-23]表一列出普遍的利弊。表二是那些中性点直接接地的配电系统。在EW传输系统故障定位技术。表三是中性点非直接接地的配电系统。表1.故障定位技术应用于超高压输电系统表2.故障定位系统应用于中性点直接接地配电系统表3.故障定位技术应用于中性点间接接地配电系统图1：FI-HF电路原理图4新故障指示器FI–HF的建议从表1至表3，可以看出是没有故障定位仪装在塔的沿线。K.M.Burdi[14]表示，该定位技术被用于配电系统，可以直接延伸向超高压的系统。然而，事实上，在所有这三个超高压阶段插入线圈套和栈调谐器，是非常复杂和昂贵的，因此他们可能无法为工业应用。本文提出了一种基于故障产生的高频噪声信号（Fi-HF）先进的安装在地线与塔之间的故障指示器，如图1所示。故障产生的高频噪声信号是被一个特别设计的"地球陷阱"[14]和栈调谐器俘获。假设故障发生在如图1的超高压输电网络B塔和C塔之间。当故障发生，故障噪音频率在故障部位产生然后沿线路两个方向远离故障扩散。噪音频率所产生的电流与电压通过相互感应式和电容式行间耦合扩大和伸缩电场和磁场诱发地线相互间故障噪声。因此对地线，也存在着相互的噪音频率，Na&Nc，沿地线的两个方向扩散。提出FI-HF的原则是，地球陷阱电路拒绝或停止指定的窄带频率，然后在栈调谐滤波器中产生一个输出信号。当故障发生时，噪音频率从非常接近的故障的断层走向栈调谐器传来。这个栈调谐滤波器从宽带噪声频率中选定频率的频段。撞击最接近的栈调谐器后，然后噪音的频率到达地球陷阱电路。所有噪声频率允许通过陷阱电路，但由故障端的栈调谐器滤波的频率除外，它已接获由地球陷阱电路一定程度上的衰减。因此，所有其他远离故障点的栈调谐器只能接受一个低层次的选择和被截成窄波段的频率。所以其他栈调谐器只能过滤这些频率的较低部分作为一个输出信号。由于栈调谐器接近有高水平的过滤信号的故障点与其他栈调谐器低层次的输出相比，有两个最高的输出，NLb&NLc，可以很清楚地表明该故障在塔B和塔C之间。5结论在输电及配电系统的故障定位对公用事业来说是重要的，它可以协助快速分析故障和恢复电力，提高能量传输的质量。各种在可接受的误差精度的故障定位方法，大多数已经实际应用，并已开发利用传统阻抗为基础的办法。行波故障定位方法，独立于已安装在网络中的网络配置和设备。这项技术非常准确，但需要高采样速率和它们的执行成本要高于实施阻抗技术的成本。最近，以科技为本的方法已经受到更多的关注。不过，要发展到实际应用也是一个漫长的过程。最后，选择的故障定位方法，取决于网络配置，是否有足够的系统信息和通讯以及必要的公用设施。6感谢作者感谢英国皇家学会奖学金提供财政支持7参考文献[1]A.T.Johns,P.J.MooreandR.Whittard,"Newtechniquefortheaccuratelocationofearthfaultsontransmissionsystems",IEEProceedings-C,vol.142,no.2,1995,pp.119-127[2]A.Wismiewski,"Accuratefaultimpedancelocatingalgorithm",IEEProceedings-C,vol.130,no.6,1983,pp.311-315[3]T.Takagi,Y.Yamakosi,M.Yamura,R.KondowandT.Matushima,"Developmentofanewtypefaultlocatorusingtheone-terminalvoltageandcurrentdata",IEEETransactionsonPowerApparatusandSystem,vol.101,no.8,1982,pp.2892-2898[4]L.Erikson,M.M.SahaandG.D.Rockefeller,"Anaccuratefaultlocatorwithcompensationforapparentreactanceinthefaultresistanceresultingfiomremoteendinfeed",IEEETransactionsonPowerApparatusandsystem,vol.104,no.2,1985,pp.424-436[5]A.A.Girgis,D.G.HartandW.L.Peterson,"Afaultlocationtechniquefortwoandthreeterminallines",IEEETransactionsonPowerDelively,vol.7,no.1,1992,pp.98-107[6]M.S.SachdevandR.Agarwal,"Atechniqueforestimatingtransmissionlinefaultlocationfiomdigitalimpedancerelaymeasurements",IEEETransuctionsonPowerDelively,vol.3,no.1,[7]D.Novosel,D.G.Hart,E.UdrenandJ.Garitty,"Unsynchronizedtwo-terminalfaultlocationestimation",IEEEWinterMeeting,Paper95WM025-7PWRD,NewYoak,January1995[8]D.Novosel,B.Bachmann,D.G.Hart,Y.HuandM.M.Saha,"Algorithmsforlocatingfaultsonseriescompensatedlinesusingneuralnetworkanddeterminis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暑期实习报告我们马上就要上大三了，在大一大二的时候，我就想应该找点工作来做做，可惜一直都因没有适当安排好时间而作废，我正想这个假期应该可以去上班试试看，总归得回归社会嘛，农村在暑期基本上农活并不多，我就想这确实是个去实习的好机会，可能今后未必就有这么好的机会。巧的是，老师也这么要求，那我就更是有这个必要去实习实习了。我刚开始就是去小镇上找找看，有没有什么活干，我看到街上的昭示，有百货超市啊，餐馆啊，还有就是招人打小工的，不过因为毕竟这个是需要盖章的，所以呢，超市就是个不错的选择，而且关键在于，在我们今天这个市场经济带动作用下，懂得销售技巧是非常好的，不光要求把商品推销出去，把自己推销出去，还有把一种理念，一个招牌打出去。我本来平时就比较喜欢和人交流，就喜欢人与人交流的那种思想碰撞的感觉，人也和蔼可亲，可是呢，感觉有时候又缺乏一定的技巧，最后给人一种不存在的感觉，有些不服气，这不，这文铭家用电器超市啊是卖家用电器的，我们那边的离一公里的两个小镇都开有他们的店，他们家在一边，只能照看一头的生意，另外一头是新开的，就需要个可靠的人给他们照看家用电器和家具，他们是希望招一个能说会道而且可靠的人，给他们招呼客人。如果遇到什么生意，需要把人家客人款待好些，让他们看看家用电器和家具，给他们介绍介绍价格和性能什么的，然后说服他们到老板家那个小镇去说去看，我二姨家就住在街上，和这家人关系很好，听说我需要找工作，就向他们介绍我，而且还不说，我和他们的侄女就是初中同学，我也去过他们家玩，只是他们需要招的是长期的工作人员，我说我一个月，然后把他们出的工资降低，又和他们再说说，终于就在他们的另一个小镇承担起了负责人的态度，平时我就住在我大娘家，我大娘家的对面就是那个超市。找工作的路途让我明白，这个社会人脉是很重要的，人更愿意相信和自己有些关系，有些来往的人，这会增加一种信任度，还有就是人际交流，自己需要展示好的品质，比如诚实，谦虚，和蔼可亲，有说服力。诚实是最打动人的，如果一个人油腔滑调，旁人是不会放心地任务交在他的手上，另外，如果自己可以说服他们雇用自己，他们即便就会认为自己可以说服自己的顾客购买自己的商品，还有就是保障，这是一桩大生意，家具若有任何闪失，损失的就是一大笔钱，我二姨家和店主他家很亲近，他们是信得过的，我二姨说，若我犯了什么闪失她来担保，而且想必考取一个名牌大学的学生，人格上他们还是信得过，另外，店主他家也偶尔会来看一看哪里有没有什么问题。再说，他们有我的个人信息，我是不会因小失大犯事儿的。因此，我最终就谋上了这个职位，松了一口气，感觉自己很幸运。因为我是临时工，而且主要是为了锻炼自己的市场营销能力，薪水不是关键，本来的职工薪水是底薪一千二百元，百分之一的提成，而我，是底薪八百元，百分之一的提成。若是由我这边介绍的人，最终买了家具，我就可以拿到提成，想想还是蛮可以的。我在这个镇上是住在我大娘家，她家就在我们这个超市的对面。早晨我七八点起床，速速做饭吃了，就去开店门。然后在那里坐着守着，还可以拿我喜欢的故事书，名著啊什么的在那里阅读，和周围忙活的人闲聊说说话，还可以打开音响，放着他家这里的碟片，听各种美妙的音乐。贵州的气候本就凉爽，小镇在山半腰就更加清风吹拂，是避暑的好地方，我抬头就能看见我最喜欢的青山，总是一直耸立在那里，有一种父亲的风骨，更有一种超凡脱俗的韵味，看见山我就觉得自己是自然的一分子，觉得自己很高，我觉得这日子舒服极了！每次赶集，我妈妈都会背来一些菜啊，瓜果之类的来卖，一些给我大娘家，就当是我在我大娘家住的生活费用，毕竟是我得麻烦人家一个月呢！生活上的事情是无忧无虑的了，至于生意上的事情，基本上是冷冷清清，隔三岔五才会有人来问一下，当有人来问家具或电器的时候，我就十分地欣喜，觉得又是个锻炼的好机会，有客人来了我就希望尽我的全力，让人家买我的产品，这样才能实现我的价值，也证明了店主家没有白白雇用我，家用电器和家具的性能店主家都给我说的，我基本上也会了，还有我又有自己看说明书，知道怎么说产品的性能。我微笑着招呼人家，和人家谈论产品性能，还和人家拉拉家常，其实卖家具和买菜就差不多，主要是人家看着差不多，你又会说，人家感觉舒服就愿意向你买，我一遇到问的人，就好象激活了我浑身的细胞，总想把东西卖出去，一欣喜，脸就会红，觉得世界非常美好，想到我的工资可以加，名声也会更好听，我妈妈也更加喜欢我了，（我好像长不大，从小就喜欢这些），人会变的很友善很机灵，很努力的款待人家，还有一点，贵州的农村人都是很喜欢机灵可爱的人的，我感觉我给他们留下的印象就不错。他们有在议论这个姑娘机灵。我卖的第一套家具是我姐夫的二哥买的，他们是自己看的，我给他们说了一下性能，没说产品什么好话，他们看着还可以，估计觉得买别人的还不如买自家人的，最终我就算完成第一笔生意。生意不是天天都卖成，所以，每每完成一笔生意，我就在心里记得很清楚，想着就高兴，然后期待下一场生意的到来。有几个只是随便问一下，然后又去别的地方看，有的人问了问了，然后又回来在这里买了。有的人自己会看，我根本不用怎么介绍，他们就要求见店主，我就当是个服务员就好了，打电话给店主他们，周罗一些杂碎事物。也遇到了一位难缠的，我给他说，他不断用没有理论依据的话质疑我们的产