【正文】 ]小電流接地系統(tǒng)故障測距問題，國內(nèi)外研究相對較少。根據(jù)故障線路上暫態(tài)零序電流特征分量的幅值大于非故障線路，且特征分量的相位也與非故障線路相反的特點可構(gòu)成選線判據(jù)。若 △I0k 0，則線路 k 為故障線路，否則為母線故障。由于零序能量函數(shù)中同時存在電感能量和電容能量，并且電感和電容之間存在能量交換，系統(tǒng)的能量不會釋放完，這對選線有利。諧波分量法克服了消弧線圈的影響，但由于故障電流中五次諧波含量較小(小于%10)，檢測靈敏度低；且在有間歇性電弧現(xiàn)象時不穩(wěn)定，該方法在實際應用中效果并不理想。 諧波分量法針對零序電流比幅法和零序功率方向法對中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)失效的問題，提出了諧波分量法。 零序電流有功分量法[21]由于線路存在對地電阻以及消弧線圈存在串并聯(lián)電阻的損耗，故障電流中含有有功分量。目前人們意識到單一的選線方法無法滿足實際需要，因此選線裝置的研究都趨向于綜合選線方法，即利用各種選線方法的優(yōu)點，來提高選線精度，如甘肅明珠電力科技園有限公司和華北電力大學聯(lián)合開發(fā)研制的MDMLAZB型接地選線置，就是采用了暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)、諧波等綜合分析方法。挪威一公司采用測量零序電壓與零序電流空間電場和磁場相位的方法，研制了一種懸掛式接地故障指示器。近年來，在如何獲取零序電流信號以及接地點分區(qū)段方面投入了不少力量，利用光導纖維研制的架空線和電纜零序互感器 0ZCT 試驗獲得成功[8]。圖32 MATLAB/Simulink仿真圖我們假設A相接地情況：圖31是中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，第二條線路距母線25km處A相接地時(接地電阻為100歐)，接地線路和非接地線路三相的電流行波波形如圖32。第三章 行波仿真 圖31為10kv單母線多回出線的簡單小電流系統(tǒng)模型，該系統(tǒng)變壓器為Yn/Y形接線，低壓側(cè)中性點通過開關K和消弧線圈相連。(2) 考慮后到得零模行波量，類似于式(290)，我們可以得到： (292)與線模行波到達時情況同理，最后我們得到零模行波單獨到達測量點時的各條線路的相量： (293)當線模和零模行波量都到達測量點后，測得的電流模量為線模和零模行波的疊加，同理得到的相量也疊加，即式(291) (293)疊加，得到綜合相量電流： (294)由式(294)可知，零模行波到達測量點后故障線路和非故障線路的故障相相電流大小之比仍然是倍，極性相反。對圖223我們可解得故障線路上的模電流以及非故障線上的電流分別和的關系為： (288)在電力系統(tǒng)中，以母線指向線路為正，因此(288)可以改寫為： (289)，線模電流傳播速度要快于零模電流，因此首先到達測量點的是線模量，然后零模量才到達。這個結(jié)論對采用參數(shù)比較穩(wěn)定的行波線模分量實現(xiàn)故障選線與測距具有重要意義。對故障分量網(wǎng)絡中的系統(tǒng)側(cè)而言，系統(tǒng)側(cè)即輸電線路的電氣量滿足下式： (279)式(279)中：，和分別為故障點的零模和線模電壓行波；，和分別為故障點兩側(cè)線路上的零模和線模電流行波；和分別為線路零模和線模波阻抗。因此，故障發(fā)生后產(chǎn)生的模量行波到達測量點要分情況討論。對每一個模電壓模電流來說，其波動方程與單導線線路的波動方程完全相同，因此我們可以按照單導線波動方程的方法，通過拉普拉斯變換求解各個模電壓模電流的值。因此相模變換矩陣為： 或 (271) 或 (272) 三相線路的波過程[1]經(jīng)過相模變換，我們就找到了求解三相電路中相量的方法，下面我們討論波在三相線路中的過程，由式(271)(272)，我們可以得到三相線路中向量與模量的具體關系如下： 模電流的分布見下圖： (a)零模電流分布 (b)模電流分布(c)模電流分布圖218模電流在三相導線中的分布0模量相當于相與大地之間運動的波，模、模相當于相間運動的波。然后我們根據(jù)相量和模量之間的關系，就可以得到對稱三相線路的相量解。對方程組(256)，可以改寫成[5]： (257)上式中、分別稱為電壓變換矩陣和電流變換矩陣，、分別是電壓電流變換矩陣的逆矩陣。式(25)(26)描述了單相線路中沿線路各點x處的電壓瞬時值向量和電流瞬時值向量之間關系。N根導線可以列出N個方程組，加上邊界條件就可以分析無損平行多導線系統(tǒng)中的波過程。因此，導線上的波過程，可以看作是電荷運動的結(jié)果，根據(jù)上述的概念，我們就可以來討論無損平行多導線系統(tǒng)中的波過程。我們討論的線路都以無損耗線為例，導線中的波的運動可以看成是平面電磁波的傳播，引入前面所提的波速的概念就可以將靜電場系統(tǒng)的麥克斯韋方程運用于平行多導線的波過程中去。 = (245)由式(244)得= (246)將式(242)(246)帶入式(245)我們可以得到的值：= (247)即電流反射系數(shù)。圖213電壓行波經(jīng)并聯(lián)電容的折射波和反射波通過比較線路中串聯(lián)電感和并聯(lián)電容，我們發(fā)現(xiàn)他們作用是相同的，都可以使入射波的波頭變平緩，為了降低入射波的陡度我們可以使用串聯(lián)電感和并聯(lián)電容的措施。降低行波上升速率對電力系統(tǒng)的防雷保護具有重要意義。由圖可得： (230) 根據(jù)KVL可得： (231)由上式(230)(231)我們可以解方程組得： (232)其中稱為該電路的時間常數(shù)沿線路傳播的折射電壓為： (233)從上式由強制分量和自由分量所組成，自由分量的衰減速度由電路時間常數(shù)T所決定。這個法則被稱為彼得遜法則，等同于波過程中的戴維南定理。此時線路末端磁場能量全轉(zhuǎn)化為電場能量，電壓電流之間傳播關系為： 圖24線路末端開路時的折反射 圖25線路末端短路時的折反射如圖25，當行波運行到線路短路點時，相當于，有，此時該點的電壓值為零，而電流值加倍。當時，；當時，因此，同理可知。由式(220)我們可以得到結(jié)論： (221) (222)我們假設折射波尚未到達線路的末端，即線路上還沒出現(xiàn)反行波，或者說上出現(xiàn)反行波但尚未到達F點。如下圖： 圖23 電流行波在節(jié)點F處的折反射具有不同波阻抗的兩條線路相連，和不相等即單位長度的電感和電容不相等，節(jié)點為F，根據(jù)前面得到的結(jié)論，在節(jié)點F前后都必須保持單位長度導線的電場能必須相等，即，磁場能也要相等，即；因為，所以，同理，由于，也能得到；因此前行波到達F點將必然發(fā)生電壓電流的變化，但是在F點只能有一個電壓電流值，也就是說電壓電流在經(jīng)過F點時不僅發(fā)生折射，同時也會發(fā)生反射以使F點的電壓電流數(shù)值唯一。單位長度導線獲得的總能量為。由這四個基本方程出發(fā)，結(jié)合初始條件和邊界條件就可以分析各種具體問題了。方程(219)兩邊對t求導整理得，或者我們由可以得到，即，從分析中我們可以看出，其實是一個速度，我們假設x軸向右為正方向，對固定的電壓而言，它在導線上的坐標以速度向正方向移動，因此，代表一個以速度向正方向移動的電壓波。為了便于分析，我們以無損耗導線為研究對象。設在左端的電壓和電流為和，在右端的電壓和電流為和，圖21 均勻傳輸線分布參數(shù)電路根據(jù)KCL定理，對于節(jié)點b，有：對回路abcda，根據(jù)KVL定理則有：整理后得：由于相對于無窮小，因此忽略，經(jīng)整理得： (23) (24)這就是均勻傳輸線波動方程，它是一組偏微分方程組，根據(jù)邊界條件和初始條件，我們就可以求出此波動方程的解，即電壓和電流。當然實際情況下，傳輸線不可能是均勻的，如在傳輸線在有支架處和沒支架處不一樣導致漏電情況不一樣，另外由于導線的自重引起的下垂情況也改變了傳輸線對大地的電容的分布均勻性。其單位為或。為了計算沿線電壓電流的變化，我們設定傳輸線的分布參數(shù)模型，認為在導線的沒一元段即無限小的一段，都具有無限小的電阻電感，在線間都具有電容電導，這是集總參數(shù)元件構(gòu)成的極限情況。 單相線路波過程相關原理 均勻傳輸線及波動方程[1][2]在典型的傳輸線中，電流在導線的電阻中引起沿線的電壓降，并在導線周圍產(chǎn)生磁場，即沿線有電感的存在，變動的電流沿線產(chǎn)生電感電壓降。本文需求解的都滿足此條件。拉普拉斯變換簡稱拉氏變換。積分變換法是通過積分變換，把已知的時域函數(shù)變換為頻域函數(shù)，從而把時域的微分方程化為頻域函數(shù)的代數(shù)方程。由以上分析可以得知，當實際電路尺寸與工作波長接近時，就不能再用集總電路的概念與假設。換句話說，在任何時間t，兩處的電壓的相位都正好相反。這類傳輸線的“尺寸”比之波長就不一定“很小”了。由集總元件構(gòu)成的電路稱為集總電路，或具有集總參數(shù)的電路。根據(jù)電磁場理論，電磁波是以光速傳播的，電磁波的波長，其中是頻率。國內(nèi)對配電系統(tǒng)的行波選線原理研究較少，但已有學者證明配電系統(tǒng)行波選線甚至測距都是可行的，并且做了一些有意義的工作。當線路發(fā)生故障時，會從故障點產(chǎn)生向兩側(cè)以接近光速傳播的暫態(tài)電流行波和電壓行波，而行波信號中包含著豐富的故障信息，對于繼電保護來說，充分利用線路故障時產(chǎn)生的暫態(tài)故障行波，即行波的故障分量，可構(gòu)成超高速行波保護。近年來，對配電網(wǎng)的選線問題研究越來越多，出現(xiàn)了利用穩(wěn)態(tài)分量，暫態(tài)分量和注入法的三類選線方法，如比幅比相法，有功分量法，五次諧波法，首半波法和信號注入法。中性點有效接地系統(tǒng)又稱大電流接地系統(tǒng)，包括中性點直接接地和經(jīng)低值阻抗接地的方式；中性點非有效接地系統(tǒng)又稱小電流接地系統(tǒng)，包括中性點不接地、經(jīng)高值阻抗接地方式和經(jīng)消弧線圈接地的方式。隨著電力系統(tǒng)自動化整體水平的提高，新的數(shù)學工具和技術的不斷出現(xiàn)，研究高性能的行波測距方法是必然的。單相接地故障情況復雜，所提出的各種選線方法都有各自的局限性，在實際運行中的選線結(jié)果并不能令人滿意，導致接地故障選線是長期困擾實際運行的一個技術難題。為解決三相線路中線路耦合問題，介紹了相模變換原理。電網(wǎng)故障初始行波理論分析及其選線研究畢業(yè)論文電網(wǎng)故障初始行波理論分析及其選線研究摘要高壓輸電線路故障對整個電力系統(tǒng)的安全運行成較大威脅，而且對線路維護人員帶來繁重的負擔。求出在理想狀態(tài)下的波動方程以及分布參數(shù)電路中的電壓電流解。最后介紹了目前國內(nèi)外故障定位眼界的現(xiàn)狀，對各種選線原理作了簡單介紹，如零序電流有功分量法，諧波分量法，能量法，基于最△()大原理法，小波分析法等等，同時也介紹了目前國內(nèi)外常用的各種測距方法，著重介紹了行波測距的A型、B型和C型三種測距原理及其特點。這同配電網(wǎng)自動化的水平不相適應，很有必要對此進一步的研究。電力系統(tǒng)中性點接地方式可劃為兩大類：中性點有效接地系統(tǒng)和中性點非有效接地系統(tǒng)。到目前為止，雖然有部分選線裝置在使用，但選線成功率極低，不少變電站將其停運，中性點非有效接地系統(tǒng)的選線問題仍然是一個困擾電力工作者的難題。正常運行和發(fā)生故障時，輸電線路上都存在運動的電壓和電流行波。配網(wǎng)行波選線法的思想是受輸電系統(tǒng)行波測距原理所啟發(fā)[5]。51第二章 行波理論(參數(shù))電路[2]在我們從前討論的電路問題中，討論的是由集總元件相互連接成的集總電路。在這種情況下實際電路就可按集總電路處理，此時我們對集總(參數(shù))元件假定:在任何時刻，流入二端元件的一個端子的電流等于從另一端流出的電流，兩個端子之間的電壓為單值量。在有線通信或電力傳輸中使用架空線或電纜傳遞信號或能量。在沒有衰減的情況下，電視機接收端處的電壓可以寫為=。這種情況同適用于電流。例如對一個n階方程，直接求解時需要知道變量及其各階倒數(shù)在時刻的值，而電路中給定的初始狀態(tài)是各電感電流電容電壓在時刻的值，從這些值求得所需初始條件的工作量很大。一個定義在區(qū)間的函數(shù)，它的拉普拉斯變換式定義為： (21)式中為復數(shù)，稱為的象函數(shù)，稱為的原函數(shù)。對于一個函數(shù)，如果存在正的