【正文】 的 5次諧波比相原理研制的 ML98 型小電流接地系統(tǒng)單相接地微機選線裝置 [2]。 20 世紀 50 年代我國有根據(jù)首半波極性研制成功的接地保護裝置和利用零序電流五次諧波研制成功的接地選線定位裝置。德國多使用中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，并于 20 世紀 30 年代就提出了反映故障開始暫態(tài)過程的單相接地保護原理，研制了便攜式接地報警裝置。 小電流接地系統(tǒng) 單相接地故障研究現(xiàn)狀 對于故障選線的研究，在前蘇聯(lián)，小接地電流系統(tǒng)得到了廣泛應用，并對其保護原理和裝置給予了很大重視，研制了幾代裝置，在供電和煤炭行業(yè)得到了應用，保護原理從過電流、無功方向發(fā)展到了群體比幅。尤其 在瞬時故障下，短路點可以自行滅弧 ， 恢復絕緣，不需要運行人員采取什么措施，這對于減少用戶短時停電次數(shù)具有積極意義 [2]。 110kV 及以上電網(wǎng)采用中性點直接接地方式，在這種系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地時，短路電流很大，故稱大電流接地系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞： 小電流接地選線；單相接地故障；零序電流；暫態(tài)分量； Simulink ABSTRACT In China， the indirectly earthed power system are monly used in distribution work. And singlephase earth fault accounted for about 80% of all the failures in distribution work. Due to the plexity of singlephase earth faults and the arc to ground when faults occurs in indirectly earthed distribution system, for most cases the steady state ponent of fault current is small or approximates to zero and the transient ponent is high. Therefore, zerosequence transient current can be used for fault feeder detection. First of all, this paper analyzes the occurrence of singlephase earth fault, pointing out the difficulties for fault feeder selection, and then an overview of current research. In order to search for the theory foundation of line selection, the author analyzes steadystate and transient process indepth. After analyzing a lot of experimental data from the simulation of 6kV power work, the author obtains the features of zerosequence transient currents in faulty feeder arcing fault and healthy feeders while arcing fault occurs. On this basis, this paper study the principle of many existed methods of singlephase grounded feeder detection, and use recording waveform and simulation waveforms to verify their line section criteria, then a parative analysis of their algorithm for feeder detection. Due to the limitation the simulation of 6kV power work, this paper use of five 10kV feeder for the simulation of a large number of singlephase to ground fault. In order to eliminate the impacts of 50Hz current, the author use notch processed data to extraction the transient highfrequency signals. Finally, the author introduce a new method of singlephase grounded feeder detection in indirectly earthed power system based on the ratio of the first halfwave of zerosequence transient current, and a large number of simulation experiments under different conditions to further verify the validity of the method. Key words: indirectly earthed power system。結(jié)合 單相 接地故障時的暫態(tài)特征， 本文 研究 了 現(xiàn)有的選線方法， 利用實錄波形和仿真波形 對選線判據(jù)進行 驗證， 比較分析了 各種選線算法的優(yōu)缺點 。由于單相接地故障的復雜性，在相當多的電弧接地情況下，穩(wěn)態(tài)分量很小而暫態(tài)分量成分很高，因此，可以利用零序電流中暫態(tài)分量的豐富信息來判斷故障饋線。本論文首先分析了小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地的情況，指出了單相接地故障的選線難點，進而綜述了當前的研究現(xiàn)狀。鑒于模擬電網(wǎng)的局限性，本論文 采用 搭建具有 10kV 五出線的 仿真 電網(wǎng) 進行大量的單相接地故障仿真實驗。 singlephase earth fault。電壓等級在 110kV 以下、 6kV 以上的中低壓配電網(wǎng)絡中，其中性點接地方式主要為非直接接地方式，即不接地或者經(jīng)過消弧線圈接地，這樣的系統(tǒng)一般稱為小電流接地系統(tǒng) [1]。 但是 ，隨著配電網(wǎng)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)中電纜線路的比例上升，纜線混合線路越來越多，系統(tǒng)線路也增多，系統(tǒng)單相接地故障電流增大， 長時間運行就容易使故障擴大成兩點或者多點接地短路，弧光接地還會引起全系統(tǒng)過電壓，進而損壞設備，破壞系統(tǒng)安全運行，所以運行人員必須及時查明故障線路，以便采取相應對策解除故障，恢復系統(tǒng)正 常運行。裝置由電磁式繼電器，晶體管發(fā)展到了模擬集成電路和數(shù)字電路，而微機構(gòu)成的裝置較少。法國使用中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)幾十年后，現(xiàn)在正以中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)取代中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)，同時開發(fā)了高新技術(shù)產(chǎn)品：零序?qū)Ъ{接地保護。 70年代后期，上海繼電器廠和許昌繼電器廠等單位研制生產(chǎn)了一批有選擇性的接地信號裝置，如反映中性點不接地系統(tǒng)零序功率方向 保護 ZD4 型保護，反映經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng) 5 次諧波零序功率方向的 ZD ZD6 型保護 。 到目 前為止，基于不同選線理論已經(jīng)先后推出了幾代產(chǎn)品。 （ 2）故障穩(wěn)態(tài)分量小，給信號的檢測和選線判斷造成困難。 ① 補償電網(wǎng)失諧度的影響。當電流諧振回路工作于過補償狀態(tài)時，殘流中含有有功分量和感性無功分量，殘流相位滯后于中性點位移電壓。 ④電流互感器和電壓互感器的影響。主要討論的是在小電流接地系統(tǒng)中，當發(fā)生單相接地故障時，如何正確的進行故障線路的選擇。 研究的主要內(nèi)容有：首先分析了小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障穩(wěn)態(tài)過程和暫態(tài)過程，為選線方法尋找理論依據(jù)。最后，給出本文的選線判據(jù)。 變壓器 Y 線圈的中性點，目前有三種處理方式，一是不接地， 10~35Kv 系統(tǒng)多屬這類情況。 中性點 直接接地與經(jīng)小阻抗接地 屬于有效接地系統(tǒng) 或大電流接地系統(tǒng) ，中性點不接地 、中性點經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)高阻抗接地 屬于非有效接地系統(tǒng)或者小接地電流系統(tǒng) 。3d A D B D C D AU U U U E? ? ?? ? ? ? ? () 在非故障相中流向故障點的電容電流為 0B B DI U jwC?? ； () 0C C DI U jwC?? ； () 其有效值為 0BCI I U jw C??? ，式中 U? 為相電壓的有效值。 （ 2） 在非故障元件上有零序電流，其數(shù)值等于本身的對地電容電流，電容性無功功率的實際方向為母線流向線路。 在各級電壓網(wǎng)絡中，當全系統(tǒng)的電容電流超過下列數(shù)值時，且要求 帶故障持續(xù)運行，即應裝設消弧線圈： 3~6Kv 電網(wǎng) 30A； 10Kv 電網(wǎng) 20A ； 35Kv 電網(wǎng)10A。 （ 2）當采用過補償方式時 LI CI? ，即 ，流經(jīng)故障線路的零序電流將大于本身的電容電流 ，而 電容性無功功率的方向仍然是母線流向線路，和非故障線路的方向一樣，因此難以利用穩(wěn) 態(tài)零序電流判斷出故障線路 [5]。由于整個流通回路的電感較大，充電電流衰減較慢，振蕩頻率較低（一般 ~3kHz），利于測量，可作為選線的重依據(jù)要 。tcc c mdiR i L i d t U td t C ??? ? ? ?? () 當 0R 002 LC 時，回路電流的暫態(tài)過程具有周期性的振蕩和衰減特性 ；當0002 LR C? 時，回路電流的暫態(tài)過程 具有非周期性的振蕩衰減特性，并逐漸趨于穩(wěn)態(tài)。 39。39。 2 20? ? ???—— 回路自由振蕩角頻率； ?—— 回路基頻角頻率； 若系統(tǒng)運行方 式不變，則 ? 為一常數(shù)。 當故障發(fā)生在電壓峰值，即 ? 為 2? 接地時，電容電流的自由分量 39。t? 23? ，均可能造成接地故障。 綜合以上分析 暫態(tài)電容電流的特點以及過渡過程，我們得到小電流接地 電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時具有以下特征 [8]： （ 1）暫態(tài)分量的頻率和衰減速度與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，變壓器線圈參數(shù)，過渡電阻等因中國礦業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 13 頁 素有關(guān)，但與中性點是否經(jīng)消弧線圈接地無關(guān)。 （ 3）非故障線路，暫態(tài)零序測量電流的大小正比于 本線路對地電容，方向為母線流向線路；故障線路，暫態(tài)零序電流等于所有非故障線路對地電容的充電電流之和，方向為線路流向母線。因前面假定三相對地電容對稱，故故障發(fā)生前，消弧線圈電流 Li 為零，磁通 L? 為零。39。 [ c o s c o s ( ) ]tLL et?? ? ? ? ??? ? ?； () [ c o s c o s ( ) ]tmL Ui e tL ?? ? ?? ?? ? ?； () 暫態(tài)電感電流振蕩角頻率與電源的角頻率相等，其幅值與接地瞬間電源電壓的中國礦業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 14 頁 相角 ? 有關(guān)。39。 錄波儀來 自 T V 的 零 序 電 壓1C2C3CjdRNRTA 1T A 2T A 3T A 4kB3 8 0 V6 k V 圖 31 小電流接 地模擬電網(wǎng)電路 為 分析小電流接地電網(wǎng)故障電流的暫態(tài)特征，在以上模擬電網(wǎng)上，在不同的電網(wǎng)對地電容值、不同的接地故障電阻條件下 ，得到實驗實錄典型波形 如下圖示 。 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 8 0 0 0 6 0 0 0 4 0 0 0 2 0 0 00202140006000800010000t/sIs （ 圖 ） 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 1 0 0 0 0 8 0 0 0 6 0 0 0 4 0 0 0 2 0 0 002021400060008000t/sIc （ 圖 ） 中國礦業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 21 頁 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 6 0 0 0 4 0 0 0 2 0 0 00202140006000t/sIs （ 圖 ） 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 6 0 0 0 5 0 0 0 4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 001000202130004000 （ 圖 ）