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电力系统中的短路故障一般都不是金属性的,而是在短路点存在过渡电阻。短路点的过渡电阻是指当发生相间或接地短路时,短路电流从一相流到另一相或从相导线流入大地的途中所经过物质的电阻,包括电弧、中间物质电阻、相导线与地之间的接触电阻、金属杆塔的接地电阻等,目前国内外所有的研究分析中均将过渡电阻视作纯电阻。过渡电阻的存在给电力系统故障分析、保护定值整定计算、保护装置的可靠动作带来诸多不利影响,很多保护装置的误动或拒动都与过渡电阻有关。
过渡电阻具有较强的随机性和不可预见性,尤其是经电弧短路的故障,过渡电阻将会间歇出现且数值在较大范围内变化。对过渡电阻特性进行在线、实时计算,对于帮助运行人员进行准确的系统分析、掌握过渡电阻变化特性、提高保护装置应对过渡电阻的动作性能具有重要意义。
本文首先提出了一种基于双端时域信号的过渡电阻在线计算方法。在已知故障类型的前提下,基于线路的π型集中参数等效模型,采用线路两端从故障发生后到断路器跳闸前的时域信号,通过求解描述线路短路状态的微分方程组,对过渡电阻值进行在线实时计算。从单相系统入手推导了过渡电阻的计算表达式,结合相模变换和复合模网络,给出了三相系统的过渡电阻计算方法。该方法具有计算响应速度快、计算结果不受故障测距结果、衰减直流信号、谐波信号影响等特点,具有较高的准确性。采用PSCAD/EMTDC进行了算例仿真,仿真结果表明了该方法的有效性和准确性。
基于π型集中参数等效模型,以单相接地短路情况下断路器跳闸后含过渡电阻的支路为研究对象,采用线路两端在断路器跳闸后的时域采样信号,通过求解描述单相跳闸后线路状态的微分方程组,实时追踪计算过渡电阻值。该方法需利用故障测距结果进行计算,现有的故障测距技术能够满足该方法对精度的要求。该方法具有计算响应速度快、不受非周期分量和暂态谐波影响等特点,具有较高的准确性。采用PSCAD/EMTDC进行了算例仿真,验证了该方法的有效性和准确性。
基于配电线路的分布参数模型,忽略线路相间的耦合作用,分析单相接地短路故障情况下的过渡电阻计算表达式,在过渡电阻呈纯阻性的前提下,提出一种故障测距的迭代新算法。采用PSCAD/EMTDC进行算例仿真,验证了该方法的合理性与有效性,并基于仿真计算的结果,总结出了故障选线的判据,通过仿真分析验证了选线判据的正确性。