【正文】 十分微弱，甚至比健全線路感受到的電流變化還小。但在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)采用比幅、比相原理選線可以達(dá)到很高的準(zhǔn)確率。有些運(yùn)行部門還采用反映零序電流增大的零序電流保護(hù)來選線。 20 世紀(jì)九十年代初，國外已將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理應(yīng)用于單相接地保護(hù)，并有文獻(xiàn)提到應(yīng)用專家系統(tǒng)方法，隨著小波分析的出現(xiàn)和發(fā)展，國內(nèi)外均有文獻(xiàn)提及，利用小波分析良好的時(shí)頻局部性，分析故障暫態(tài)電流的高頻分量的方法。日本在供電、鋼鐵、化工用電中普遍采用中性點(diǎn)不接地或經(jīng)電阻接地系統(tǒng)，選線原理簡(jiǎn)單，采用基波無功方向法。配電網(wǎng)發(fā)生單相接地時(shí)，一般只要求繼電保護(hù)能選出發(fā)生接地的線路并及時(shí)發(fā)出信號(hào)，而不必理解跳閘，但當(dāng)單相接地對(duì)人身和設(shè)備的安全造成危險(xiǎn)時(shí)，則應(yīng)動(dòng)作于跳閘。 小電流接地系統(tǒng)直接面向用戶。 zerosequence transient current。為消除工頻分量的影響，本文對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行基于單零點(diǎn)非遞歸算法的陷波處理，提取出暫態(tài)高頻信號(hào)。之后本文深入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)。 摘 要 我國配網(wǎng)普遍采用小電流接地方式，其中，配網(wǎng)單相接地故障占配網(wǎng)故障的 80%左右。然后，通過小電流接地模擬電網(wǎng)在不同條件下發(fā)生單相接地故障時(shí)的實(shí)錄波形分析與處理，得 到了小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)暫態(tài)特征。最后，本論文提出基于零序暫態(tài)電流首半波比值的選線判據(jù)，并對(duì)該方法進(jìn)行大量不同條件下仿真實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步 驗(yàn)證該判據(jù)的正確性。 Simulink 目 錄 1 緒論 ............................................................ 1 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障研究現(xiàn)狀 ......................... 1 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線難點(diǎn) ......................... 2 本論文研究的目的和主要內(nèi)容 ................................. 3 2 小電流接地選線理論基礎(chǔ) .......................................... 3 小電流接地方式介紹 ......................................... 3 各種接地方式單相接地故障分析 ............................... 5 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點(diǎn) .................... 5 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)單相接地故障的特點(diǎn) ............ 8 小電流接地暫態(tài)過程的基本特征 .............................. 10 暫態(tài)電容電流 ......................................... 10 暫態(tài)電感電流 ......................................... 13 暫態(tài)接地電流 ......................................... 14 3 小電流接地電網(wǎng)電弧接地故障模擬實(shí)驗(yàn) ............................. 14 4 基于暫態(tài)零序電流信號(hào)特征分量的選線方法研究 ..................... 24 暫態(tài)零序電流幅值比較法 .................................... 24 選線原理 ............................................. 24 仿真驗(yàn)證 ............................................. 25 暫態(tài)零序電流極性比較法 .................................... 27 選線原理 ............................................. 27 故障實(shí)例驗(yàn)證 ......................................... 27 基于相關(guān)分析的選線方法 .................................... 28 互相關(guān)系數(shù) ........................................... 29 故障選線原理 ......................................... 29 仿真驗(yàn)證 ............................................. 30 選線方法對(duì)比 .............................................. 33 5 選線新方法原理與仿真 ........................................... 34 基于暫態(tài)零序電流首半波比值選線方法 ........................ 34 MATLAB 仿真及實(shí)現(xiàn) ......................................... 35 線路參數(shù)設(shè)置 ........................................ 36 變壓器及負(fù)荷參數(shù)設(shè)置 ................................. 36 算法選取與仿真參數(shù)設(shè)置 ............................... 37 仿真結(jié)果 ............................................. 37 仿真結(jié)果分析 ......................................... 44 6 結(jié)論 ........................................................... 45 致 謝 ........................................................... 47 參考文獻(xiàn) ： ....................................................... 48 附錄： ........................................................... 50 翻譯部分 ......................................................... 52 中文譯文 ...................................................... 52 英文原文 .............................................................................................................66 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁 1 緒論 我國電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式有兩種，即中性點(diǎn)直接接地方式和中性點(diǎn)非直接接地方式。根據(jù)電力運(yùn)行部門統(tǒng)計(jì)，其發(fā)生單相接地故障的幾率最高，可占總故障的 80%左右，這時(shí)供電仍能保證線電壓的對(duì)稱性，且故障電流較小，不影響對(duì)負(fù)荷連續(xù)供電，故不必立即跳閘，規(guī)程規(guī)定可以連續(xù)運(yùn)行 1~2h。這就提出了配電網(wǎng)的單相接地故障選線問題。近年來，在如何獲取零序電流信號(hào)以及接地點(diǎn)分區(qū)段方面投入不少力量，采用光纖研制的架空線和電纜零序互感器試驗(yàn)成功。 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁 我國從 1958 年起，就一直對(duì)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障的選線問題進(jìn)行研究，提出了多種選線方法，并開發(fā)了相應(yīng)的裝置。近幾年來，隨著微機(jī)在電力系統(tǒng)中的推廣，相繼又出現(xiàn)了一些微機(jī)型接地選線裝置和適合微機(jī)實(shí)現(xiàn)的選線理論。但對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，基于穩(wěn)態(tài)特征分量的選線效果就不很理想，所以此問題有必要進(jìn)一步研究。故障信號(hào)疊加在負(fù)荷電流上，穩(wěn)態(tài)幅值小，現(xiàn)有的電流互感器很難準(zhǔn)確檢出，而且環(huán)境電磁干擾相對(duì)較大，加上零序回路對(duì)高次諧波及各種暫態(tài)量的放大作用，使得檢出的故障穩(wěn)態(tài)分量信噪比非常低 [2]。當(dāng) 電流諧振回路恰好在諧振工作點(diǎn)時(shí)，即全補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)，殘流中僅含有有功分量，此殘流幅值最小，且與零序性質(zhì)的中性點(diǎn)位移電壓同相位。 ③故障合閘角的影響。由于系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變，消弧線圈突然進(jìn)入全補(bǔ)償狀態(tài)而可能發(fā)生的“虛幻接地現(xiàn)象”會(huì)對(duì)準(zhǔn)確選線造成困難。若能提取暫態(tài)信號(hào)中的特征分量，則不僅有望顯著提高選線精度，而且可以忽略消弧線圈對(duì)選線的影響。結(jié)合暫態(tài)接地故障時(shí)的暫態(tài)特征，研究現(xiàn)有的選線方法，對(duì)它們的原理做了分析，對(duì)選線判據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證，同時(shí)也對(duì)各種選線算法的優(yōu)缺點(diǎn)有了深刻的理解，為尋找選線判據(jù)打下基礎(chǔ)。 2 小電流接地選線理論基礎(chǔ) 小電流接地方式介紹 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)是指電力系統(tǒng)中星形連接的發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)。三是直接接地， 110kV 及以上電壓系統(tǒng)和 380/220V 三相四線低壓系統(tǒng)都屬這 類情況。 百分比表示 100105% 100% 100105% 保護(hù)性能 正常 變壓器采用分段絕緣的可能性 如果中性點(diǎn)對(duì)沖擊波有保護(hù)措施，到相當(dāng)程度 到相當(dāng)程度 開關(guān)的絕緣 100%避雷器的基準(zhǔn)絕緣水平 停電引起的負(fù)作用 百分比大 不正常停電 百分比大 單相接地故障時(shí)的系統(tǒng)穩(wěn)定性 不可靠 良好 通常 有改善 供電可靠性 不能保證 良好 沒有特殊措施，不能保證 對(duì)系統(tǒng)布置的影響 最好有雙電源 單電源已足 宜用雙電源 采用其它接點(diǎn)方式系統(tǒng)的連接 要喪失原有特性 不可能，除非經(jīng)隔離變壓器 連接后的系統(tǒng)應(yīng)重新歸類，可能影響繼電保護(hù) 操作過程 簡(jiǎn)單 要監(jiān)視調(diào)諧情況，有時(shí)候要調(diào)整接頭 簡(jiǎn)單 對(duì)電話的干擾 問題不大 問題不大 要引起注意 對(duì)無線電的干擾 當(dāng)持續(xù)故障時(shí)，可能值得注意 要注意 接近故障點(diǎn)時(shí)對(duì)生命的危險(xiǎn) 常拖延時(shí)間 可忽略 減輕 接地裝置的可靠性 —— 良好 相當(dāng)好 費(fèi)用 —— 中等，如果 忽略去雙電源就低 中等 中國礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁 各種接地方式單相接地故障分析 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點(diǎn) [4,6] ACIBCBI0CAEBE CEDIBICI 圖 21（ a）簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)接線圖 AEBECE DICI BI BICDU BDU ?0U 圖 21（ b） A 相接地時(shí)的相量圖 如圖示，正常運(yùn)行情況下，三相對(duì)地有相同的電容 0C ，在相電壓作用下，每一相都有超前于相電壓 090 錯(cuò)誤 !未找到引用源。3d A D B D C D AU U U U E? ? ?? ? ? ? ? () 在非故障相中流向故障點(diǎn)的電容電流為 0B B DI U jwC?? ； () 0C C DI U jwC?? ； () 其有效值為 0BCI I U jwC??? ，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(duì)地電容電流，電容性無功功率的實(shí)際方向?yàn)槟妇€流向線路。 在各級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)全系統(tǒng)的電容電流超過下列數(shù)值時(shí)，且要求帶故障持續(xù)運(yùn)行，即應(yīng)裝設(shè)消弧線圈： 3~6Kv 電網(wǎng) 30A； 10Kv 電網(wǎng) 20A ； 35Kv 電網(wǎng)10A。 ，因此，接地點(diǎn)電流 fI 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 2）當(dāng)采用過補(bǔ)償方式時(shí) LI CI? ，即 錯(cuò)誤 !未找到引用源。（ 2）由于非故障相電壓突然升高而引起的充電電容電流，它通過變壓器線圈而構(gòu)成回路 [4]。 為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的三相對(duì)地電容， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 根據(jù)圖 27，可列出微分方程如下： 00 01 s i n ( ) 。 時(shí)，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)。對(duì)于電纜線路，由于 L很小而 C很大，因此，過渡過程與架空線路相比，所經(jīng)歷的時(shí)間極為短促且具有較高的自由振蕩頻率，一般在 1500~3000Hz 之間 [4]。 39。39。 2 20? ? ???—— 回路自由振蕩角頻率； ?錯(cuò)誤 !未找到引用源。 較大時(shí)，自由振蕩頻率衰減較快，反之，則衰減較慢。為 2? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。ci 錯(cuò)誤 !未找到引用源。滿足3? 39。t? =0 錯(cuò)誤 !未找到引用源。電網(wǎng)三相對(duì)地電容、變壓器線圈和線路電感愈大，暫態(tài)分量頻率愈?。贿^渡電阻愈大，衰減速度愈快。 （ 3）非故障線路，暫態(tài)零序測(cè)量電流的大小正比于本線路對(duì)地電容，方向?yàn)槟妇€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(duì)地電容的充電電流之和，方向?yàn)榫€路流向母線。因?yàn)樘幱谶^補(bǔ)償狀態(tài)，消弧