电流递减法判断故障点

电流递减法判断故障点
电网实时监控、检测技术的广泛应用，获取电网信息的及时性和准确性越来越高，为电网运行、故障判断提供了可靠的数据依据，同时对信息的应用又提出了新课题。

多电源点系统，任一点故障，对系统各点参数产生的影响都是有规律的，掌握了这种规律就能有效地使用这些实时数据推理出故障点。

一、理论基础
有源电路潮流分布，遵循基尔霍夫第一定律：电流节点定律。

也就是在任意时刻，流入节点的电流总量等于流出节点的电流总量。

Σi=0。

基尔霍夫第二定律：电压环路定理。

任意时刻（注意不是一段时间），沿着电路运行一周后回到起点，电压变化率为零。

任一集总参数电路中的任一回路，在任一瞬间沿此回路的各段电压的代数和恒为零，即电压的参考方向与回路的绕行方向相同时，该电压在式中取正号，否则取负号。

基尔霍夫电压定律是能量守恒定律在电路中的体现。

dU=0。

1、开式网络功率的分布
开式网络中功率的分布一般由电源向负荷侧输送功率；由一个电源点通过辐射状网络向若干个负荷节点供电。

1.1建立开式网络的等值电路
开式网络一般指放射式电网结构形式，如图1-1
放射式电网阻抗等值电路，如图1-2
图1-1放射式网络图
图1-2 放射式网络阻抗等值电路
1.2 简化网络、计算功率
利用阻抗等值电路图1-3，计算等值功率的计算公式为：S=U2/(R+jX)
图1-3 阻抗等值电路
将输电线路等值电路中的电纳支路都分别用额定电压V N下的充电功率代替，绘制功率简化图1-4。

ΔQ bi=-1/2B i V N2
S b=S LDb+jΔQ B1+ jΔQ B2=P LDb+j[Q LDb-1/2(B1+B2) V N2]=P b+ j Q b
S c=S LDc+jΔQ B2+ jΔQ B3=P LDc+j[Q LDc-1/2(B2+B3) V N2]=P c+ j Q c
S d=S LDd+jΔQ B3=P LDd+j[Q LDd-1/2 B3 V N2]=P d+ j Q d
图1-4 功率简化图
1.3 功率分布
如图1-5，从离电源点最远的节电d开始，利用线路额定电压，逆着功率传送的方向依次算出各段线路阻抗中的功率分布。

图1-5功率分布图
对于第三段线路
S3"=S dΔS L3=(P3"2+Q3"2)(R3+JX3)/ V N2 S3ˊ= S3"+ΔS L3
对于第二段线路
S2"=S c+ S3ˊΔS L2=(P2"2+Q2"2)(R2+JX2)/ V N2 S2ˊ= S2"+ΔS L2
对于第一段线路
S1"=S b + S2ˊΔS L1=(P1"2+Q1"2)(R1+JX1)/ V N2 S1ˊ= S1"+ΔS L1
通过上述计算，可以看出，靠近电源侧功率叠加后端功率。

2、闭式网络的功率分布
闭式网络通常是指网络中任意一个负荷点都至少从两个方向获得电能，它包括两端供电网络和简单环形网络。

2.1 两端供电网络的功率分布
忽略各线路上的功率损耗的近似功率分布如图2-1。

两端供电网络中 Vaˊ≠Vbˊ
图2-1 两端供电网络功率分布图
Vaˊ- Vbˊ=Z a1I1ˊ+ Z12I12ˊ- Z B1I B2ˊ
I a1ˊ-I12ˊ=I1ˊ
I12ˊ-I b2ˊ=I2ˊ
如果已知电源点电压Vaˊ和Vbˊ，以及负荷点电流I1ˊ和I2ˊ，便可
解出
I a1ˊ=[（Z12+Z b2）I1ˊ+Z b2 I2ˊ]/(Z a1+Z12+Z b2)+[Vaˊ-Vbˊ]/[ Z a1+Z12+Z b2]
I b2ˊ=[（Z12+Z a1）I2ˊ+Z a1 I1ˊ]/(Z a1+Z12+Z b2)-[Vaˊ-Vbˊ]/[ Z a1+Z12+Z b2]
在电力网的实际计算中，负荷点的已知量一般是功率，而不是电流。

根据复功率表达式S%=ūī,采用近似的算法，先忽略网络中的功率损耗，都用相同的电压V=V N ,对上式的各量取共轭值，然后乘以V N得
S a1=[（Z12+Z b2）S1+ Z b2S2]/[ Z a1+Z12+Z b2]+ [Vaˊ-Vbˊ] V N /[ Z a1+Z12+Z b2]
=S a1,LD+S cir
S b2=[（Z12+Z a1）S2+Z a1 S1]/(Z a1+Z12+Z b2)-[Vaˊ-Vbˊ] V N /[ Z a1+Z12+Z b2]
= S b1,LD-S cir
每个电源点送出功率都包含两部分：
S a1= S a1,LD+S cir S b2= S b1,LD-S cir
第一部分由负荷功率和阻抗确定，每个负荷的功率都以该负荷点到两个电源点之间的阻抗共轭值成反比的关系分配给两个电源点，简称供载功率。

第二部分与负载无关，与两个电源两端电压相量差有关，简称循环功率。

当两个电源点电压相等时，循环功率等于零。

两端供电线路接有K个负荷的情况，利用上述原理可以确定不计功率损耗时两个电源点送入线路的功率分别为：
S a1=Z
Σi S I/ZΣ+[Vaˊ-Vbˊ] V N / ZΣ = S a1,LD+S cir
S b2=Z
ΣiˊS I/ZΣ-[Vaˊ-Vbˊ] V N / ZΣ=S b1,LD-S cir
式中，Z
Σ为整条线路的总阻抗；ZΣi、ZΣiˊ分别为第i个负荷点到供电点的阻抗和。

当两端电压相等时，就得到环网，且环网中无循环功率。

通过上述计算，可以看出，靠近电源侧功率叠加后端功率。

二、实际应用
根据基尔霍夫第一定律，多电源点向线路输送功率，在负载上叠加、消耗，电源点提供功率一定等于负载消耗功率，输送过程中，根据各负载大小流过各段线路的电流不同，从负载侧向电源方向负载电流成叠加趋势。

短路电流同样遵循这一规律。

电网上各负载分支点设立监测点，采集实时电流值，记录曲线。

从电源开始，对比各点瞬时值，电流成递减规律，直到一个点电流突然变大，即突然变大点下端负荷侧有故障点（即该开路）。

例如，鞍凌公司电网，炼铁总降系统2011年11月21日事故，当时供电系统运行方式如图2-2
图2-2 柳铁1#线系统运行方式图
事故经过：2011年11月21日9：01分，炼铁总降10KV二、三段母线联络开关过流保护（定值1400A）动作切闸，5秒钟后1#热电联络线热电厂侧开关低频低压解列保护动作切闸，炼铁总降10KV三段停电，发电
1#机带直配负荷独立运行。

热电站当即检同期合母线联络开关，1#发电机通过2#热电联络线与系统并网，炼铁总降10KV三段配出线带各变电所负荷倒由另一路电源带。

在炼铁总降后台机上调看跳闸时电流曲线：1#热电联络线1932A,10KV二、三段母联1617A，2#变二次1251A,柳铁1#线208A(折算到10KV侧为1248A)（电流曲线附后）。

根据电流从电源侧向负荷递减，推断故障点在柳一变侧，询问朝阳电力调度，是柳一变送出的西郊变10KV 线路故障。

经过理论分析，实践检验，采用电网实时监控、监测技术，从电流曲线获取电网上各负载分支点电流信息。

从电源开始，对比各点瞬时值，电流成递减规律，直到一个点电流突然变大，即突然变大点下端负荷侧有故障点（即该开路）。

电力系统数字技术的广泛应用，以前无法得到的信息现在能够得到，怎样充分利用这些信息资源是我们电力工作者的新课题。

目前，该方法尚无人使用，我认为该方法准确率很高，非常实用，具有很高的推广价值，值得推广。

电流递减法判断故障点
李国军。