配电系统故障分析考虑故障电阻估计外文翻译.doc
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1、毕业设计(论文)外文资料翻译学 院: 信息工程学院 专 业: 通信工程 姓 名: 学 号: 外文出处: journal homepage: 附 件: 1.外文资料翻译译文;2.外文原文。 指导教师评语: 签名: 2013 年4月 26 日附件1:外文资料翻译译文配电系统故障分析考虑故障电阻估计摘要故障电阻是电力系统操作不批评的成分分析法因其随机性质不考虑,这个参数可能干涉故障分析研究。本文提出了一种迭代故障分析算法对三相不平衡分布系统,考虑故障电阻估计。该算法由两个子例程,即故障电阻和总线阻抗。故障电阻子程序,基于局部故障记录,估计断层阻力例如。总线阻抗子程序,基于先前估计故障电阻、估计系统电
2、压和电流。数值模拟在IEEE 37总线分布系统证明了算法的鲁棒性和潜在的脱机应用程序,提供了额外的故障信息分布操作中心和提高系统的恢复过程。1.介绍电力系统是日常接触到的服务中断主要是由于断层和人类偶然干扰。一个权力系统故障被定义为任何失败从而妨碍了正常电流流1。故障现象影响系统的可靠性、安全性和能源质量,可以考虑随机。不同的事件,如闪电,绝缘击穿和树木在不断下降是常见的架空电力线路系统故障原因。电力系统故障可分为临时或永久。临时故障在架空线通常所致闪电。在这种情况下,系统服务可以自动恢复大约20个基本频率周期后,电路断路器打开,允许消电离。然而,永久缺点是产生于不同的事件,如树木在不断下降线
3、。在这些情况下,系统恢复是维护人员侍从。设备维护人员必须搜索和修复系统使用一个故障定位估计。不可忽视的错误电阻(RF),通常具有永久性缺点,标准的故障定位算法可能会出现糟糕的表现2,3。故障分析方法是一个重要的工具,适用于保护工程师估计电力系统电流和电压在干扰。它提供了信息保护系统设置,协调和效率分析研究。今天,三个方法用于工业对于这样分析:古典对称的组件,相变量方法和完整时域模拟4。经典的故障分析的不平衡电力系统是基于对称分量的方法5,6。然而,在馈线与单相或双-相侧根,对称的组件方法不考虑这些具体特征准确7。因此,对称基于组件技术可能无法提供准确的结果对配电系统,通常为特征通过这些不对称。
4、与工业计算机设施改进,故障分析提出了相变量方法代替对称的组件方法对配电系统8。在这个阶段变量的方法,系统的电压和电流是相关的通过阻抗和导纳矩阵基于相位框架表示,考虑到典型的分销系统不对称。然而,故障分析仍然是故障电阻依赖9。由于故障电阻随机性质,典型的故障分析研究考虑故障路径作为一个理想的短路。克服这个限制,最近的研究表明故障电阻的使用估计算法10 - 12。这些作品提供一个断层电阻估计使用对称的组件或模态分析技术,限制应用程序在平衡系统,同样转置线。使用人工智能也被最近提议为了克服错吗电阻效应在古典电力系统保护13故障定位14应用程序。考虑到上述的局限性,最先进的故障分析方法,本文提出了一种
5、迭代的故障分析算法考虑典型配电系统特点,和一个故障电阻估计。拟议的断层分析算法由两个子例程,即故障电阻和总线阻抗子例程。故障电阻子程序是基于迭代公式执行估计故障电阻通过一个终端故障记录。总线阻抗子程序考虑了估计断层阻力值,并使用一个总线阻抗矩阵的基础配方估计断层系统电压和电流。为了验证提出的故障分析算法,配方是在MATLAB实现15,它的性能评估使用修改后的IEEE 37节点测试馈线16,模拟的ATP / EMTP下BPA软件17。其余的文章是有组织的如下。第二部分介绍了故障电阻子程序。第三节描述总线阻抗子程序。提出了一个案例研究在第四节。最后,部分5和6讨论结果和结论从这些工作中获得。2.故
6、障电阻子程序故障电阻表示故障阻抗之间的通道阶段或地面断层18。提出了故障电阻的子程序使用作为输入数据,发送端电压和电流。在接下来的部分故障电阻是子程序提出了。2.1数学发展指的是电力系统的图1,发送端电压给出了(1),它描述了稳态故障条件:=x+ (1)阶段VSfm m发送端电压(V);x的距离吗在发送端和断层位置(m);zmm阶段m线自阻抗(X / m);zmn之间的互阻抗阶段m和n(X / m);ISfm相米发送端电流(一个);VFm相m故障定位电压(V);m,n是阶段a,b,或c。对于单一线路接地故障(SLG)见图1,断裂相发送端电压从(1)可以扩展到(2):图1 单线路接地故障 (2)
7、其中 (3)而是故障阻抗线路接地之间,替补脚本p代表断裂阶段,是阶段p断层电流。考虑到故障阻抗严格电阻和常数,(2)可能扩大到它的真实和虚构的部分:= (4)下标的r和我代表了真实和想象的成分,射频是故障电阻:= (5)= (6)在zpk是互阻抗断层之间的非断裂阶段k(X / m)。(4)故障距离和电阻可能没迟来的作为函数的发送端电流和电压,以及随着线参数,由(7): (7)(7)故障电阻和距离独立建立单线接地表达式,得到了给定(8)和(9)分别为: (8) (9)由于上面描述的过程、故障距离和电阻可能估计。为了获得这样的估计,系统参数,发送端电压和电流应已知的。故障电流是唯一未知变量等表达式
8、和计算方法是一个迭代的过程,正如如下的。2.2故障电流估计图1故障电流()可以被估计通过负载电流的区别和发送端电流,由(10): (10)是发送端三相电流矢量; 三相负载电流矢量。考虑到故障期间负载电流不同于前故障负载电流,由于系统动力学、迭代公式优化了估计第19,如下所示:()断层期负载电流是最初被认为是相等的故障负载电流。()故障电流计算使用(10)。()故障定位和电阻是由(8)和(9)。()故障定位估计的电压通过(11): (11)()一个等效导纳矩阵之间的负载和线路阻抗之间的故障定位和接收端计算(12): (12)在Z是单位长度线路阻抗矩阵, 负载阻抗矩阵,L是线长度。()的三相负载电
9、流向量更新使用等效导纳矩阵得到(12)和断层位置的电压: (13)()算法验证故障电阻和距离聚集的地方,使用(14)和(15): (14)(15)其中n的迭代次数和是误差公差,这是以前定义根据精度和计算所需的时间。在这部作品中, 和被视为等同于()如果故障电阻和距离聚集的地方,停止迭代过程,否则返回步骤II。从迭代公式提出了在这一节中,故障电阻和距离可以被视为输出。因此,断层距离还可以用作故障定位估计。然而,作为典型的阻抗建立故障轨迹优化技术,对高阻值电阻故障的故障距离估计可能是不准确的。一个附加误差在故障电流估计提供了一个更高这个效应在断层距离估计比断层电阻一个。2.3分布系统侧根配电馈线一
10、般径向网络由一个主馈线,侧根和接头侧根。断裂的分支识别是一个研究领域还处于开发阶段,这超出了本文的范围。提出的故障分析算法考虑了断裂侧向是已知的数据。提出的扩展故障电阻子程序对于系统与侧根,然而,依然有必要。获得这样的扩展,该方法获得等效网络与相关各系统的侧根之一。在这部作品中,每个系统横向是取代了一个等价的网络,是表示为三相恒阻抗矩阵。因此,每个系统横向可以表示为一个抽头从等效网络。考虑配电系统和n侧根,n不同等效网络,给出了一个用于每个侧。这些等价物是考虑系统获得的故障稳态操作条件。计算的侧向等价物通过技术基于。它使用估计的电压和电流在每个公共汽车,考虑几个不同的系统条件。负载阻抗,然而,
11、必须保持恒在分析。因此,在这部作品中,负载被表示为常数阻抗。相对于,三相功率流分析(PFA)是用来确定等价物。用该友善,所有的等效网络,制定系统减少的主要路径和断裂之间的变电站节的下游总线。步骤这样的等效网络是详细的在下面:(I)三种不同功率流分析,如描述20,被执行。在每一个的PFA,考虑不同在变电站电压条件,以获得不同的操作点的系统。系统加载必须举行江诗丹顿三PFA。不同的操作点给出的不同电压条件下坐着变电站终端。最初被认为是一个平衡的伏-年龄条件在变电站终端,由(16): (16)第一个PFA认为平衡电压条件下,由(16)。其他两个PFA执行考虑略有不同电压的条件,这应该是不平衡的,为了
12、避免线性相关的结果。考虑电压条件随后可以被PFA(17): (17)那里是一个电压偏差bk每单位价值,它可以是正面或负面的价值。它的值应该是小的,如0.01 p u。和不同的每个阶段的k。这就避免了收敛问题在功率流算法。电压角度保持常数。()计算等效阻抗为每一个阶段,从每个节点p其相邻节点问,使用(18): (18)对于t = a,b,c ,下标 1,2,3 代表的指数三个不同的PFA;p,q是;Zmn相邻节点的m和n之间的阻抗阶段;V产生的电压PFA;我是产生的电流从PFA。()确定三相等效矩阵,(Zeqpq,对于每个侧,始于一个部分连接相邻节点p和q,使用向量定义在(18),应用于(19)
13、: (19)该算法认为最初测量电流和电压在变电站终端。与之前所知信息的断层剖面和等效侧根,它是可以计算在所有节点电压和电流到断裂截面。因为测量电压和电流只在变电站终端、电压和电流在下游总线(k + 1)估计(20)和(21),分别为: (20) (21)在Zk是线路阻抗矩阵k和k +之间公交车1;(反向)三相电流矢量在公交车k和k + 1;反向m在三相电流矢量和m之间公交车k;n是总系统总线数。考虑一个恒阻抗负荷模型,当地的公共汽车负载电流是通过计算(22): (22)在ZLk巴士k负载阻抗矩阵。电流和电压都更新到第一个节点,流到断裂截面。这些值用于断层电阻估计过程之前所描述的。2.4断层类型
14、扩展部分2.1 - -2.3提出了一个抗故障能力的子程序SLG缺点。这项技术可以扩展到所有剩余的缺点通过特定的方程类型。对于每个故障类型,故障电阻子程序依然是先前展示。然而,故障电阻和距离方程(8)和(9),分别,取而代之的是具体表达式对于每个断层类型,如下所示。2.4.1相间短路考虑一个line-to-linefault(输出光-输入光),见图2跟随相同的程序在2.1节提出的,一套新的表达式是获得故障定位和阻力,给出了一个矩阵形式(23): (23)其中 (24) (25)zpm是互阻抗阶段和m之间p(X / m);zqm之间的互阻抗阶段问和m(X / m);米了阶段a,b,c;p,q是断裂
15、阶段a、b、c。2.4.2双线路接地故障一个双线路接地故障(DLG)见图3。这个数学表达式给出了此错误类型: (26)在(5)和(6)给出了M1和M2。2.4.3三相故障对于三相故障,这是见图4,表达式的故障距离和三个故障电阻给出了(27): (27)在(5)和(6)给出了M1和M2。图2相间短路。图3双线路接地故障图4三相故障。最后,从(9)、(23)、(26)和(27)可以估计所有故障电阻对于任何故障类型。基于这些估计问题,总线阻抗子程序可以被开发,如上述在下面。3总线阻抗子程序配电系统通常是不平衡的,转置馈线和单相负载。在这些条件下,总线阻抗矩阵技术是最合适的选择用于断层系统电压和电流状
16、态估计。使用这种方法可以分析任何故障类型由国防部分类相协调基础案例阻抗矩阵,考虑荷兰国际集团系统的不对称。总线阻抗子程序,这是最初提出在7,描述在下面部分。3.1总线阻抗矩阵三相导纳矩阵Y总线是计算的子矩阵馈线的组件的三相。对角线子矩阵的一个假想的总线p计算通过(28),代表所有的子矩阵之和代表米避署毗邻公交p事件。 (28)得到的非对角的子矩阵从(29),在那里是导纳矩阵元素之间公交车p和j。 (29)从(28)和(29),3 n3n三相导纳和阻抗矩阵的建立,提出了(30)和(31) (30) (31)这里n是系统总线的总数量。3.2故障状态计算总线阻抗子程序使用一个基于阶梯三相负载流量技术
17、21,考虑到非线性特征估计的馈线电压在每个总线故障之前。为估计电压收敛分析,三相负载流量也考虑了电压测量的pre断层变电站每个故障记录和比较来计算电压稳定在变电站总线。3.3故障计算总线阻抗子程序是基于叠加技术。模拟的故障状况两个电压源串联连接。第一电压源代表断层电压,而第二个源被定义为满足每个断层类型的边界条件。对于每个故障类型,不同的总线阻抗矩阵(Zbus)修改必须开发包括故障电阻估计,计算故障电阻算法在第二节。为每个故障的Zbus修改类型是前置介绍在下面。3.3.1单线路接地故障为单一线路接地故障,必须修改Zbus在包含故障电阻的断裂线之间的路径和地面。故障电阻是包含在总线阻抗通过一个故
18、障节点矩阵r。因此,一个新的阻抗矩阵Znew维度(3 n + 3)(3 n + 3)获得。对于一个SLG的错,故障电流不得计算使用(32): (32)在目视是节点r 故障电压 (33)在射频是故障电阻,估计(9)。在每个总线的叠加电压由于注入的故障电流(IFr)可计算出使用阻抗矩阵Znew: (34)在这里(34)也可以被重写为: (35)这里i= 1 (3 n + 3)代表了节点索引。添加叠加电压到每个断层总线电压(水流量),故障期间总线电压(VF)估计通过(36): (36)最后,从三相端电压和导纳矩阵,可以计算出三相电流在断层期在每个支线(本): (37)Yabcg,h是导纳矩阵g和h之
19、间VFgg三相电压矢量;VFhh三相电压矢量。在g h = 1 ?(n + 1),其中n是总线数。3.3.2相间短路一个类似的过程可能是申请相间故障,在Zbus必须修改包括故障电阻吗两个节点之间的断裂(r,s),由(38)和(39) (38) (39)在射频是故障电阻估计(23)。从修改后的阻抗矩阵,可以阻止错的关系电压和电流: (40)操纵用代数方法(40),故障电流为线-线路故障可以计算使用(41): (41)在VPFr和VPFs是节点r和s pre故障电压。与估计的故障电流,电压的超级强加的尽管(42)计算: (42)或 (43)在那里i,j = 1 ?(3 n + 3)表示该节点索引。
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