【正文】 本章小結(jié) 從檢測方法上得到了較為滿意的原理和方法選擇，但根據(jù)目前使用的選線裝置的使用來看，雖然 從理論的角度都有一定的先進(jìn)性和可用性，但在實(shí)際的使用中卻存在一定的問題，主要問題在于檢測方面的問題。套管型電流互感器在其原方電流小于 100A 時(shí)已不能保證準(zhǔn)確度，一般的電流互感器在制作時(shí)，額定電流 400A 以下多采用多匝式結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯恼`差決定于它的鐵心所消耗的勵磁安匝占原方繞組總勵磁安匝的百分?jǐn)?shù)，對于同一臺鐵心，在相同的原方電流 下，原方繞組匝數(shù)越少，誤差越大。這些都造成了零序故障電容電流和零序諧波電流的不穩(wěn)定。多種選線方法可能有多種的選線結(jié)果，因?yàn)樗鼈冞x線的依據(jù)是不同的故障特征，故障特征在不同的故障條件下的表現(xiàn)程度是不一樣的。群體選線方式的信號處理與選線識別過程。孤立選線方式的特點(diǎn)是，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，各條線路只依據(jù)本線路的故障信號獨(dú)立判斷本線路是否發(fā)生故障，線路之間沒有信號聯(lián)絡(luò)。而零序電流基波比幅法則會充分利用“故障時(shí)故障線路零序電流等于其它所有線路零序電流的向量和 這一原理，而且其中的相位判斷只要能顯示為容性或者感性即可，誤差容忍度很大。 基于現(xiàn)代信號處理技術(shù)的故障選線算法 小電流接地故障選線是一種利用弱信號做出辨識的技術(shù)。 暫態(tài)零序能量法 [11]對故障后各線路零模瞬時(shí)功率進(jìn)行積分，得到零模能量函數(shù)。 2 小電流接地系統(tǒng)單相接地選線方法分析與探討 7 小電流接地故障暫態(tài)算法 小電流接地系統(tǒng)中穩(wěn)態(tài)電流幅值小，易受到接地電阻、電弧和電流互感器不平衡電流的影響，其靈敏度低，所以選線的效果并不好。這樣做帶來的問題是使接地電流增大，加大對故障點(diǎn)絕緣的破壞，很可能導(dǎo)致事故擴(kuò)大。諧波法的優(yōu)點(diǎn)是可以克服消弧線圈補(bǔ)償?shù)挠绊?，但?shí)際應(yīng)用效果并不理想。 零序電流方向法簡稱方向法或相位法，它利用故障線路零序電流與非故障線路方向相反的特點(diǎn)選擇故障線路。 2 小電流接地系統(tǒng)單相接地選線方法分析與探討 5 2 小電流接地系統(tǒng)單相接 地選線方法分析與探討 小電流接地故障穩(wěn)態(tài)算法 在電力系統(tǒng)發(fā)展的初期，考慮到絕緣方面的因素，電力系統(tǒng)中性點(diǎn)直接接地 (大電流接地系統(tǒng) )，相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置一般根據(jù)穩(wěn)態(tài)的電流來整定。例如“某一故障特征的明顯程度”、“某一方法的有效性”等等均沒有精確的度量，存在一定的模糊性。迄今為 止還不存在萬能型、無條件選線判據(jù)，因?yàn)槿绻嬖?，選線問題就已經(jīng)解決了。 (4)零序電流的獲取困難。人們針對這個(gè)問題做了大量的研究，基于不同的原理，提出了許多解決方案，有的已經(jīng)開發(fā)出選線裝置并在實(shí)際工作中取得了一定的應(yīng)用。 在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，一旦某條出線發(fā)生單相接地短路故障，就會產(chǎn)生很 大的單相接地故障電流，從而啟動保護(hù)裝置動作跳閘。在生產(chǎn)實(shí)際中，中低壓線路的故障，有 70%以上都是單相接地故障，所以，尋找一種選線準(zhǔn)確率高的保護(hù)裝置，仍然具有相當(dāng)重要的理論和實(shí)用價(jià)值。 在我國城鄉(xiāng) 3～ 66kV 配電網(wǎng)絡(luò)中，大多數(shù)是中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)。因此，這就提出了小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障選線問題。 (2)當(dāng)前的各種選線方法都是通過檢測零序穩(wěn)態(tài)量實(shí)現(xiàn)的，但零序穩(wěn)態(tài)量并不是唯一故障信息，實(shí)際上小電流系統(tǒng)單相接地穩(wěn)態(tài)量一般 都很小，不易測得，而故障暫態(tài)階段零序量相對較大，更容易測量，應(yīng)充分利用。然而對不同故障條件下的故障信息分析表明，隨著故障條件的不同，故障信息也會有變化，有些算法可能會失效，所以根據(jù)不同算法做出的判斷結(jié)果準(zhǔn)確度也往往不同。 近年來，用于信息融合的計(jì)算智能方法主要包括：模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、粗糙集理論等。 論文的主要內(nèi)容 論文的主要工作內(nèi)容如下： (1) 文章主要進(jìn)行了針對小電流系統(tǒng)單相接地選線方法的分析， (2) 研究了小電流接地故障暫態(tài)算法和穩(wěn)妥算法。幅值法的致命問題是不適用于諧振接地電網(wǎng)。 西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 6 由于故障點(diǎn)、消弧線圈及變壓器等電氣設(shè)備的非線性影響，故障電流中存在著諧波信號，其中以 5 次諧波分量為主 ，并且消弧線圈對 5 次諧波的補(bǔ)償作用僅相當(dāng)于工頻時(shí)的 1 /25，可以忽略其影響。在設(shè)計(jì)具體的選線裝置時(shí)，可利用零序電壓與零序電流計(jì)算并比較各線路零序有功功率的大小與方向來確定故障線路。 小電流接地系統(tǒng)的零序網(wǎng)絡(luò)可以等效為一空載均勻傳輸線，一般可以忽略線路的阻抗，零序電流主要為對地電容電流和電導(dǎo)泄露電流。 20 世紀(jì) 70 年代以來，微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。文獻(xiàn) [12]提出的首半波法實(shí)際就是利用接地故障基波暫態(tài)電流的相位信息，該算法對于電弧性接地和接地時(shí)的相位信息非常敏感，在實(shí)際應(yīng)用中抗干擾能力不強(qiáng)。下面分別為 NUS、 NES和 NRS選出三種使用效果較好且彼此間互補(bǔ)性較好的選線原理。 （ 1）突變量檢測法： 該方法去噪與選線相結(jié)合，抗干擾強(qiáng)，計(jì)算精度受采樣頻率西安交通大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院論文 10 影響較小，計(jì)算量小，精度高，因此選擇作為第一種選線原理； （ 2）零序有功功率法：由于 NES 中消弧線圈自身電阻及串并聯(lián)電阻的影響，使得零序有功功率法具有較高的靈敏度，因此選擇作為第二種選線原理； （ 3）零序?qū)Ъ{法：該方法利用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)或中性點(diǎn)諧振接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，測得的 故障線路零序?qū)Ъ{大小和相位發(fā)生變化的原理進(jìn)行故障選線，根據(jù)各線路實(shí)際零序?qū)Ъ{設(shè)定整定值，選線更加靈敏和可靠，作為第三種選線原理。選線裝置綜合利用電網(wǎng)中各線路的測量數(shù)據(jù)做出選線識別，使選線性能大幅度提高。繼承和發(fā)揚(yáng)了上述選線方式的優(yōu)點(diǎn)，研究如何進(jìn)行多判據(jù)的信息智能融合。從小電流系統(tǒng)單相接地時(shí)與正常運(yùn)行時(shí)，狀態(tài)信息的不同看，故障線路的判定似乎非常容易，然而事實(shí)并非如此，其原因主要有以下四點(diǎn)： (1)電流信號太小小電流系統(tǒng)單相接地時(shí)產(chǎn)生的零序電流是系統(tǒng)電容電流，其大小與系統(tǒng)規(guī)模大小和線路類型 (電纜或架空線 )有關(guān)，數(shù)值甚小，經(jīng)中性點(diǎn)接人消弧線圈補(bǔ)償后，其數(shù)值更小，且消弧線圈的補(bǔ)償狀態(tài) (過補(bǔ)償、欠補(bǔ)償、完全補(bǔ)償 )不同，接地基波電 容電流的特點(diǎn)與無消弧線圈補(bǔ)償時(shí)相反或相同，對于有消弧線圈的小電流系統(tǒng)采用 5 次諧波電流或零序電流有功功率方向檢測，而 5 次諧波電流比零序電流又要小 20～50 倍，此問題對于 SFB 頻段不存在。以上，當(dāng)一次零序電流小于 1 A 時(shí)二次側(cè)基本無電流輸出，無法保證接地檢測的準(zhǔn)確度，且選線檢測裝置用的電流變換器線性性能差，目前變電站自動化系統(tǒng)的選線檢測元件大多按保護(hù)級選擇，保護(hù)級互感4 小電流系統(tǒng)選線問題 13 器在所測電流遠(yuǎn)小于額定電流值時(shí)，綜合誤差難以滿足要求，兩級電流變換元件的總誤差是造成現(xiàn)場誤判的主要原因?？芍毫阈螂娏骰ジ衅鞯碾娏髯儽戎惦S一次電流值變化很大，而一次電流在小于 1 A 時(shí)，已經(jīng)不能再給出具體的二次電流輸出值。 致 謝 17 致 謝 本論文的研究工作是在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和熱情鼓勵下完成的。如該系統(tǒng)接地故障電流大于 10A 時(shí)，規(guī)程規(guī)定要裝設(shè)消弧線圈進(jìn)行補(bǔ)償，帶有消弧線圈補(bǔ)償時(shí)接地故障電流更小，在這樣小的原方電流下常規(guī)零序電流互感器的變比和相角誤差均很大，所以一般各互感器生產(chǎn)廠家對零序電流互感器均不能給出變比，也無誤差保證指標(biāo)。工程上所采用的零序電流互感器精度太低。3 多判據(jù)信息融合選線方法 11 最后對各個(gè)判據(jù)的數(shù)值屬性進(jìn)行融合，得出一個(gè)綜合選線結(jié)果。從這個(gè)意義上說，群體選線方式具有優(yōu)良的性質(zhì)。 第二個(gè)階段是群體選線方式階段，典型方法是群體比幅比相法。因此選擇零序電流比相法作為第三種選線原理，與前兩種方法配合 可以實(shí)現(xiàn)對零序電流幅值和相位信息的充分利用。 3 多判據(jù)信息融合選線方法 9 3 多判據(jù)信息融合選線方法 引言 各種選線原理針對的故障特征量各不相同，因此在實(shí)際選線中可能會由于某些故障特征量的信號微弱或差異不顯著而造成某些選線原理不能得出正確結(jié)果。由于暫態(tài)電流中有功分量所占的比例比較小，因此，暫態(tài)能量法對暫態(tài)信號的利用不充分，檢測靈敏度低。暫態(tài)保護(hù)技術(shù)的實(shí)施關(guān)鍵是接地電容電流的暫態(tài)特征分量的提取和暫態(tài)保護(hù)判據(jù)的建立，而暫態(tài)量的成分和大小都受到系統(tǒng)的運(yùn)行方式、故障類型及故障時(shí)刻等多種因素的