【正文】 全系統(tǒng)的對地電容電流，如果此電流比較大，就會在接地點燃起電弧，引起弧光過電壓，從而使非故障相的對地電壓進一步升高，使絕緣損壞，形成兩點或多點接地短路，造成停電事故。過補償就是使ΙL＞ΙCΣ，補償后的殘余電流是電感性的。隨著對電能的依賴性越來越高，為確保社會生產生活的正常運行，對電力系統(tǒng)可靠性和電能質量的要求也越來越高。即使是永久性單相接地故障，電網仍允許帶故障運行12小時，不必立即切斷故障線路，運行人員有較充裕的時間來處理故障，保證供電的不間斷。隨著線路總長度的增加，電力系統(tǒng)規(guī)模的增大，對地電容電流變得越來越大，間歇性弧光接地引起的過電壓也變得越來越高。從目前小電流接地選線裝置的運行來看，選線正確率低，裝置推出率高，除了故障特征不明顯外，選線方法單一，多重判據的簡單組合也是導致裝置選線準確不高的重要原因。在這種對操作要求嚴格，安全要求等級高，實驗環(huán)境惡劣的條件下進行電力科研實驗是很難滿足的。因此，利用計算機仿真技術仿真模擬電力系統(tǒng)運行是研究電力系統(tǒng)的重要手段之一。這種接地方式可以很快地切除故障，但這并不是最安全的，尤其是當今社會配電網容量不斷擴大而使線路電容電流大為增加，致使接地故障電流也大大增加，對人身安全的威脅也進一步加大。我國的配電網由于歷史原因發(fā)展比較緩慢，規(guī)劃和布局并不規(guī)范，因此比較薄弱，此系統(tǒng)中接地故障率最高，在接地故障中，其中90%以上為單相接地故障。盡管小電流接地系統(tǒng)允許帶故障運行一至兩個小時，但此時，非故障相電壓會升至正常時的倍，不利于系統(tǒng)的絕緣，長時間帶故障運行極易產生弧光接地形成兩點接地故障，引起系統(tǒng)過電壓，從而影響系統(tǒng)的安全。應用微機型小電流接地保護裝置，具有計算速度快﹑靈敏度高和綜合分析判斷能力強等特點，在不增大接地故障電流的條件下，實現對故障線路的判斷和切除。（4）能盡量減少對用戶的停電時間，從而減少用戶因停電造成的損失，提高服務水平。其各電壓相量圖如圖13所示。即CC1L2CC1CC1CC1CC1C03C02L333ABCC01L1CC1KL圖11 小電流系統(tǒng)單相接地時電容電流分布圖12 單相接地時小電流系統(tǒng)的零序網絡圖I01I01LU0II0SC03I02I02C02ILKC01I’0IIIILDDUCUBUBDUCDUA圖13 A相接地的電壓向量圖=0 （11）= （12）= （13） （14） （15）（2）中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障時的特點中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，會在接地點引起多次熄拉弧從而產生間歇電弧過電壓，使非故障相電壓進一步升高、故障進一步擴大以至發(fā)展成相間或多點接地故障。此時，故障線路中的零序電流為所有非故障線路零序電流與消弧線圈的電感電流之和，即為圖中的。所以這種方式在實際應用中也幾乎不用。當采用全補償方式時，非故障線路的零序電流為該線路的對地電容電流；對故障線路，經消弧線圈的補償后，流經其的零序電流也為本身的電容電流，兩者電流的方向均由母線流向線路，這時任何一條線路發(fā)生故障，其系統(tǒng)的零序電流特征都一樣，無法用零序電流的大小和方向區(qū)分故障線路和非故障線路；采用過補償方式時，故障線路的零序電流為經補償后的殘流(為感性)，方向由母線流向線路，非故障線路的零序電流為該線路的對地電容電流，其方向為由母線指向線路，所以也無法用零序電流的大小和方向區(qū)分故障線路和非故障線路。目前，小電流接地系統(tǒng)接地選線方法大致可分為三類：穩(wěn)態(tài)量選線法就是利用系統(tǒng)故障后的電氣量中的穩(wěn)態(tài)量進行選線的方法，常用的利用穩(wěn)態(tài)量選線的方法主要有以下六類：① 零序電流保護[8]：中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，故障線路的零序電流等于所有非故障線路的零序電流之和。其不足之處在于受系統(tǒng)結構和接地方式影響較大，當被保護線路為超長線路或中性點經消弧線圈接地時，由于各條出線零序電流相差無幾，或經過渡電阻接地電容電流較小時會出現拒動，它還不能區(qū)分母線故障?！?arg≤180176。其動作方程為0176。④ 暫時破壞補償的接地保護這一方法是在前一種方法的基礎上提出的，由于在中性點不接地系統(tǒng)中，利用零序電流的方向能較好地實現單相接地保護，因而在中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，切除部分或全部消弧線圈，從而可以利用零序電流方向原理來判斷故障線路。另一種是最大投影值突變量法，其原理為當系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，將各線路故障后的零序電流投影代數值減去其故障前的零序電流投影代數值，其最大值所對應的線路即為單相接地故障線路，若最大值小于或等于零，則為母線單相接地故障。這種方法可以避免單一判據帶來的局限性，增加可靠性和抗干擾能力，減少受系統(tǒng)運行方式﹑線路長短﹑過渡電阻的影響。當接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間時，故障暫態(tài)零序電流首半波的幅值比穩(wěn)態(tài)大幾到幾十倍。由于暫態(tài)衰減快，持續(xù)時間短，這就要求保護動作快；而且不能根據暫態(tài)電流是否消失來判斷接地是否解除。這一方法的優(yōu)點是適用范圍廣，且能區(qū)分線路與母線故障。所以可以根據能量的大小和方向判別故障線路。⑤ 功率譜分析通過對單相接地暫態(tài)過程的頻譜分析發(fā)現，在接地故障的暫態(tài)過程中有豐富的暫態(tài)高頻分量，它的幅值比穩(wěn)態(tài)分量大很多，因而利用暫態(tài)高頻分量選線可以大大提高抗干擾能力。其不足之處在于不能區(qū)分母線與線路故障。利用小波變換的奇異性檢測及模極大值理論，已有人提出了實現故障啟動和接地故障選線的方法，仿真表明該種方法是成功的。同時，由于需要一個外加的信號源，使得裝置比較復雜。這兩種方法的決策理論都十分科學，但由于前者存在幾率問題，后者過分地依賴訓練樣本，而訓練樣本又過于理想化，有時不能代表故障的所有可能情況，所以這兩種方法還未應用于實際中。 本章小結根據裝置的工作方式，小電流接地選線裝置可分為獨立式和相對比較式，獨立式是指僅用本出線的電氣量獨立判斷本線路是否發(fā)生故障?？傊?，小電流接地選線的方法很多，這些方法都適用于一定結構和參數的中性點非直接接地電網中，當然具有各自的優(yōu)勢的同時，也有著各自的局限性和缺點。 （2）在理論分析和閱讀大量相關參考文獻的基礎上，在MATLAB中建立了小電流接地系統(tǒng)的仿真模型和單相接地故障模型，并對利用穩(wěn)態(tài)故障信號，暫態(tài)故障信號，注入信號進行故障選線的選線方法作理論分析，并結合現場實際情況，將各種方法在中性點不接地系統(tǒng)和中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)中進行單相金屬性接地、高阻接地、弧光接地情況下的仿真分析。利用模糊理論，建立綜合選線方法下各條線路和各種選線方法的模糊數學模型，即故障隸屬度函數和權重系數隸屬函數。由于小電流接地故障對電力設備、通信和人身危害小，并且三相之間的線電壓基本保持不變，不影響對負載的供電，因此可允許電網在單相接地情況下繼續(xù)運行一段時間，以避免供電突然中斷對用戶的影響。過補償就是使ΙL＞ΙCΣ，補償后的殘余電流是電感性的。 Matlab 環(huán)境下的Simulink 是用于對復雜動態(tài)系統(tǒng)進行建模和仿真的圖形化交互式平臺，運行于Simulink 下的SimpowerSystem 工具箱是用微分方程刻畫的電力系統(tǒng)動態(tài)過程的電力系統(tǒng)仿真工具箱。（2）中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地后零序分量分布的特點如下:①零序網絡由同級電壓網絡中元件對地的等值電容構成通路，與中性點直接接地系統(tǒng)由接地的中性點構成通路有極大的不同，網絡的零序阻抗很大。中性點經消弧線圈接地系統(tǒng)中單相接地故障的特點當中性點不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地時，在接地點要流過全系統(tǒng)的對地電容電流，如果此電流比較大，就會在接地點燃起電弧，引起弧光過電壓，從而使非故障相的對地電壓進一步升高，使絕緣損壞，形成兩點或多點接地短路，造成停電事故。運行中的補償電網在發(fā)生單相接地故障的瞬間，流過故障點的暫態(tài)接地電流由暫態(tài)電容電流和暫態(tài)電感電流兩部分組成。圖21單相接地暫態(tài)電流的等值回路在一般情況下，由于電網中絕緣被擊穿而引起的接地故障，通常發(fā)生在相電壓接近于最大值的瞬間，故電感中的故障電流近似0，因此可以將暫態(tài)電容電流看成如下兩個電流總和： （1）由于故障相電壓突然降低而引起的放電電容電流，它通過母線流向故障點，放電電流衰減很快，振蕩頻率高達數千赫茲，振蕩頻率主要取決于電網中線路的參數、故障點的位置以及過度電阻的數值。此時流過故障點電流的變化形式主要取決于網絡參數R、L、C的關系，當R﹤2時，電流的過渡過程具有衰減的周期特性，當R﹥2時，電流經非周期衰減而趨于穩(wěn)態(tài)值。=177。3 小電流接地系統(tǒng)故障選線方法的仿真研究 小電流接地系統(tǒng)的故障類型主要有：金屬性接地、高阻接地、弧光接地。 (2) 啟動電力系統(tǒng)元件庫。 (5) 選擇接地元件、節(jié)點等,進行合理放置。需要設置的參數主要有：元件參數、仿真時間、仿真步長、仿真算法以及仿真誤差等等。中壓配電系統(tǒng)是有多條出線，是一個簡單的具3出線的35kV系統(tǒng)。線路采用分布參數，各參數設置如表31所示：表31 RLC 中的各變量數值線路參數正序參數零序參數R(Ω/㎞) L(H/㎞)C(F/㎞)，微分方程解算器選擇變步長（Variablestep)；ode23（)；最大步長、最小步長和初始步長都選擇為(auto)；相對容差為(1e3)；絕對容差為(auto)；仿真頻率為50Hz。圖34 非故障線路零序電流圖35 故障線路零序電流在中性點不接地系統(tǒng)中，當全系統(tǒng)的電容電流超過下列數值時，即應裝設消弧線圈，具體的對應關系如表32所示：表32 額定電壓與最大單相電流額定電壓（kV）最大的單相接地電流（A）3—630102020—6010 由中性點不接系統(tǒng)的分析可知，當接地電流大于規(guī)定值時，必須接入消弧線圈補償電網的容性電流，本文仿真的電源是10kV系統(tǒng)，因此接地電流不能超過20A，消弧線圈的接入能有效地減小接地點的電容電流，本文中消弧線圈均為過補償，脫諧度為10%，消弧線圈接地系統(tǒng)的MATLAB仿真圖與不接地系統(tǒng)的仿真圖的參數設置相同，仿真圖如圖36所示。在Data history中選中l(wèi)imit data points to last，將采樣點的個數限制為1800，在選中Save data to workspace，將變量名重新命名，母線零序電壓、1出線零序電流、2出線零序電流、3出線零序電流的變量名依次為a、b、c、d，將變量類型保存Array（數組），圖38所示。下面列舉一些不同情況下的中間變量以及線路的有功分量，并驗證有功分量法的判據針對不同情況下是否可行。（3）故障發(fā)生在第三條出線的首端，串聯電阻為10Ω。根據對選線方法的原理和理論分析，為利用穩(wěn)態(tài)故障信號、暫態(tài)故障信號、注入信號進行故障選線的方法建立了相應的判斷模塊和設計了相應的判斷程序。我國對小電流系統(tǒng)單相接地故障選線的研究已有50多年了，但是