【正文】 統(tǒng)非故障線路對(duì)地電容的大小、故障時(shí)刻相電壓的角度、故障過渡電阻、故障饋線 的不對(duì)稱性以及系統(tǒng)運(yùn)行方式和結(jié)構(gòu)等諸多不確定因素的 影響，因此利用故障相的 暫態(tài)電流分量進(jìn)行故障定位并沒有解決故障定位的精確度問題。在日本，電網(wǎng)主要是不接地或經(jīng)高阻接地，高阻接地系統(tǒng)采用零 序過電流保護(hù)跳閘；不接地系統(tǒng)主要采用零序功率方向繼電器。這些特征可以在穩(wěn)態(tài)的基波和諧波電流、電壓中找出（例如 7 次諧波），還可以在電磁暫態(tài)過程中找出。 然后對(duì)它們的相位進(jìn)行比較，相位與其它兩相相反的為故障線路。此法在實(shí)踐中得到了補(bǔ)充 和發(fā)展，衍生出了一系列補(bǔ)充方案。利用零序 有功功率的大小及方向可選出故障線路。但實(shí)際上，系統(tǒng)中 五次諧波電壓數(shù)值較小且不穩(wěn)定，受系統(tǒng)電壓水 平、運(yùn)行方式、負(fù)荷狀態(tài)等因素的影響，完全依賴于諧波特征進(jìn)行選線，工作的可 靠性沒有保證。據(jù)電力運(yùn)行部門統(tǒng)計(jì)，每年發(fā)生單相 接地故障的次數(shù)占年故障總次數(shù)的 80%強(qiáng)。 配電自動(dòng)化概述 所謂配電自動(dòng)化，即“利 用現(xiàn)代電子、計(jì)算機(jī)、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將配電網(wǎng)在 線數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)、配電網(wǎng)數(shù)據(jù)和用戶數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和地理圖形進(jìn)行信息集成 , 構(gòu)成完整的自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)及其設(shè)備正常運(yùn)行及事故狀態(tài)下的監(jiān)測、保護(hù)、 控制、用電和配電管理的現(xiàn)代化”。 依照配電自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)完成的功能要求，考慮若干年內(nèi)的發(fā)展需要，配電自動(dòng) 化系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)包括以下子系統(tǒng)：配電中心主站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和配電自動(dòng)化終 端系統(tǒng)。 單相接地故障保護(hù)的背景 電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式不同，接地故障處理方 式也各異。傳 統(tǒng)的饋線已被分段開關(guān)區(qū)段化，在實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)自動(dòng)化的線路上裝設(shè)有監(jiān)控開關(guān)的 FTU， FTU 可通過隨開關(guān)裝設(shè)的 CT、 PT 方便地測量得到線路上開關(guān)處的三相電流、三相 電壓等電氣量和信號(hào)量。因此，通過 FTU/RTU 可方便地獲得反映饋電線路在該節(jié)點(diǎn)處的相關(guān)信息，這些信息 數(shù)據(jù)通過配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通信通道向后臺(tái)系統(tǒng)報(bào)送。結(jié)合邏輯空間信息模型，提出了一種分析故障定位的邏 輯算法。華北電力大學(xué)碩士學(xué)位 論文 9 通。該層的通訊網(wǎng)絡(luò)，基本是一個(gè)一 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的結(jié)構(gòu)。因此，除了要規(guī)劃合理的通 訊子網(wǎng)的結(jié)構(gòu)外，在通訊協(xié)議的選擇和站端對(duì)終端設(shè)備的巡測方式的設(shè)計(jì)上，同樣 也得合理地選擇。 FTU 是安裝在柱上開關(guān)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、控制終端裝置。開閉所 RTU 通過光纖華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 7 第二章 配電自動(dòng)化系統(tǒng)概述 配電自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成 配電自動(dòng)化的內(nèi)容是對(duì)城域所轄的柱上開關(guān)、開閉所、配電變壓器進(jìn)行監(jiān)控和 協(xié)調(diào)。與其它自動(dòng)化系統(tǒng)比 ,它在使用上的特點(diǎn)是協(xié)調(diào)和 集成 ,在充分?jǐn)?shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)上發(fā)揮集成后系統(tǒng)整體的性能以支持和帶動(dòng)電力企業(yè) 業(yè)務(wù)和管理水平的提高。為了提高網(wǎng)絡(luò)的快速可靠性，主站 系統(tǒng)一般采用高速以太網(wǎng)雙機(jī)配置、互為備用。在此基礎(chǔ)之上提供配網(wǎng)自動(dòng)化軟件支持平臺(tái)，包括數(shù)據(jù)庫軟件、 人機(jī)交互軟件、通信軟件、分布式的配電監(jiān)控、管理應(yīng)用軟件。配電自動(dòng)化的許多功能都要通過通訊系統(tǒng)來進(jìn)行，一個(gè)完善、高速可靠的通訊網(wǎng) 絡(luò)，對(duì)配電自動(dòng)化的實(shí)時(shí)監(jiān)控起著至關(guān)重要的作用。 RTU 主要的功能有： （ 1）采集并發(fā)送狀態(tài)量信息，遙信變位主動(dòng) 上報(bào) （ 2）采集并發(fā)送數(shù)字量 （ 3）采集并發(fā)送模擬量測值 （ 4）采集并發(fā)送脈沖計(jì)數(shù)值 （ 5）過電流識(shí)別（短路、過流、浪涌） （ 6）故障區(qū)段的自動(dòng)隔離和恢復(fù) （ 7）接受并執(zhí)行遙控命令 （ 8）接受并執(zhí)行校時(shí)命令 （ 9）被測量越死區(qū)傳送 （ 10）越限告警 （ 11）事件順序記錄并向遠(yuǎn)方傳送，站內(nèi)分辨率 10ms （ 12）交流采樣 （ 13）接地故障報(bào)告 （ 14）程序自調(diào)，單端運(yùn)行 （ 15）支持主動(dòng)上報(bào)規(guī)約 （ 16）通道監(jiān)視 （ 17）裝置自診斷，遠(yuǎn)程診斷 （ 18）遠(yuǎn)程參數(shù)下載 （ 19）自帶 UPS （ 20）與主站及當(dāng)?shù)?保護(hù)設(shè)備通信功能 配變監(jiān)測終端（ TTU）是安裝于共用變壓器旁的監(jiān)測終端裝置。如下圖 所示。同理，可獲得零序電壓數(shù)組： U (0) = ,1(0),2(0),(0),(0) ,1(0),2(0),(0),(0) 2,1(0)2,2(0)2,(0)2,(0) 1,1(0)1,2(0)1,(0)1,(0) 2 1 n j nnnjnm iiijim jm jm UUUU UUUU UUUU UUUU LL MMLMLM LL MMLMLM LL LL (33) 以出線各段的零序電壓為參考，零序電流相角數(shù)組： θ (0) = ,1(0),2(0),(0),(0) ,1(0),2(0),(0),(0) 2,1(0)2,2(0)2,(0)2,(0) 1,1(0)1,2(0)1,(0)1,(0) 2 1 n j nnnjnm iiijim jm jm θθθθ θθθθ θθθθ θθθθ LL MMLMLM LL MMLMLM LL LL (34) 零序電流無功分量 在配電自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中，線路一般不超過數(shù)十公里，線路分布特性可用集中“ Π” 型等值電路來表示 [25] 。 如前比幅比相得出結(jié)果為母線接地，則代表母線故障的邏輯量 Q L 0,1(0) =1，所有線 路邏輯量 ijQ L ,(0) =0。 在線 路監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的零序有功電流（第 i條出線第 j 段線路） ijP I ,(0) = cos(180) ,(0),(0) +176。 將上所得的邏輯量寫成二維數(shù)組形式，即： L (0)P = nPnPnjPnmP iPiPijPimP PPjPmP P n j LLLL LLLL LLLL L ,1(0),2(0),(0),(0) ,1(0),2(0),(0),(0) 1,1(0)1,2(0)1,(0)1,(0) 1,1(0) 2 LL MMLMLM LL MMLMLM LL (38) 零序電流的有功分量同樣也受接地過度電阻的影響，由于零序電流有功分量較小， 為了提高靈敏度，可在消弧線圈上并聯(lián)電阻，以增大故障電流的有功分量。 由于不同出線的分段數(shù)量不同，因此各出線的零序電流向量長度 i m 也不一樣， 但無妨進(jìn)一步處理。 將上述基于零序?qū)Ъ{作為判據(jù)特征量所得的邏輯量同樣寫成二維數(shù)組：華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 19 L (0)Y = nYnYnjYnmY iYiYijYimY YYjYmY Y n j LLLL LLLL LLLL L ,1(0),2(0),(0),(0) ,1(0),2(0),(0),(0) 1,1(0)1,2(0)1,(0)1,(0) 1,1(0) 2 LL MMLMLM LL MMLMLM LL (311) 零序?qū)Ъ{作特征判據(jù)，對(duì)中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的配電網(wǎng)均適應(yīng)。 kl(2) I s(2) Li Lk華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 20 Z s (2) 為高壓側(cè)系統(tǒng)負(fù)序阻抗折算到配網(wǎng)低壓側(cè)的值， Z kd (2) 、 Z id (2) 為線路 Lk 和 Li 的負(fù)載負(fù)序阻抗， Z kl (2) 、 Z il (2) 為線路 Lk 和 Li 的負(fù)序阻抗，考慮到：系統(tǒng)高 壓側(cè)的負(fù)序阻抗折算到低壓側(cè)時(shí)其 數(shù)值很小，遠(yuǎn)小于線路的負(fù)載負(fù)序阻抗，即： s(2) Z id(2) Z , s(2) Z kd(2) Z ；而線路的負(fù)載負(fù)序阻抗又遠(yuǎn)大于線路的負(fù)序阻抗，即： id(2) Z il(2) Z , kd(2) Z kl(2) Z ,則有下列零序電流關(guān)系 [30] ： I kl (2) ≈ I (2) ≈ I s (2) 即接地故障產(chǎn)生的負(fù)序電流大部分由故障點(diǎn)經(jīng)故障線路前側(cè)流向系統(tǒng)高壓側(cè)， 非故障的負(fù)序電流相對(duì)很小。 從而得到相應(yīng)的二維邏輯量數(shù)組：華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 21 L (2)I = nInInjInmI iIiIijIimI IIjImI I n j LLLL LLLL LLLL L ,1(2),2(2),(2),(2) ,1(2),2(2),(2),(2) 1,1(2)1,2(2)1,(2)1,(2) 1,1(2) 2 LL MMLMLM LL MMLMLM LL (313) 考慮到負(fù)序電流易受配電變壓器低壓側(cè)負(fù)載不對(duì)稱的影響，可選零序電流作輔 助判據(jù)。另外 ，負(fù)序回路阻抗及時(shí)間常數(shù) 遠(yuǎn)小于零序回路，故負(fù)序電流的振蕩衰減比零序電流的迅速，以負(fù)序電流作判據(jù)，有很 強(qiáng)的抗弧光接地能力。）頻段內(nèi)，所有線路均呈容性，稱此頻段為 SFB [31] 。），其中 圖 輸電線路等值電路 C C RL華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 23 則非故障線路或故障線路后側(cè)的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)有 ()()*()()0 , 2 ,(0)(),(0)(),(0)(),(0)() == iiCiCqijSijSijijSijijS t ttt(318) 相應(yīng)的零序電流 SFB分量 () ,(0)() t i ijS 取為正值；而故障線路前側(cè)的監(jiān)測點(diǎn)有 ()()0 , 2 ,(0)(),(0)() =? Σ iCqfjSjfjS t t(319) 相應(yīng)的零序電流 SFB 分量 () ,(0)() t i fjS 取為負(fù)值。 根據(jù)式（ 223），對(duì)零序電流進(jìn)行小波變換，分解如下： 0 i = ∑∑ ∑ ∈ = ∈ ?+? j i i kZ i ki kZ ki tktk cd 0 () 00() ?( 2)ψ (2) 得到相應(yīng)的粗略系數(shù) c ki 0 () 和精細(xì)系數(shù) d j k (i) ，選定一閥值 (i) ε ，于是用 ()()i j ki d ε時(shí)， 0 () = d j ki 來修正 d j k (i) ，根據(jù)修正的 d j k (i) ，重構(gòu)零序電流： 0 i = (2) 11() tk j kZ j ki c ? + ∈ + ∑ ? （ 224） 同理，對(duì)零序電壓進(jìn)行小波變換、分解，以 (u) ε 做閥值，修正 d j k (u) ，并重構(gòu)： 0 u = (2) 11() tk j kZ j ku c ? + ∈ + ∑ ? （ 225） 由 i (t)Cdu(t)/dt 0 = 離散化得： itCuuh kkk ()()/ 0 ?1 = ?（ 226） (/2) +1 = j k t kT， T 為小波變換的時(shí)間窗口， 1 /2 + = j h T 為步長。 max ∑ ? = LCC si π ω s L 為消弧線圈的電感， ∑ i C 為所有線路按上述等效圖等效的電 容，而 max C ： max() max 12in C =CCLCLC 發(fā)生接地故障時(shí)，由于暫態(tài)零序電流含有豐富的頻率分量，在選定的頻段內(nèi) （ SFB）系統(tǒng)的零序電流分量為容性，滿足下列關(guān)系： 非故障線路或故障線路后側(cè)的暫態(tài)零序電流電壓的 。華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 22 2() 1 39。從而得到邏輯數(shù)組 L (0)S ： L (0)S = nSnSnjSnmS iSiSijSimS SSjSmS S n j LLLL LLLL LLLL L S ,1(0),2(0)