【正文】 。結(jié)合暫態(tài)電流極大值選線相關(guān)原理，給出基于暫態(tài)電流 幅值 比值的選線方法。 但是隨著纜線混合線路的增多，當(dāng)短路故障時(shí)，健全對(duì)地電容最大線路的零序電流與故障對(duì)地電容 較 小 線路 的 大小有可能相近，而由于消弧線圈的補(bǔ)償作用，故障線路和健全線路的零序電流相位也有可能接近，因此，利用零序電流之間的相似性有可能產(chǎn)生誤判。 選線方法對(duì)比 基于零序電流幅值的選線算法較簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可以利用單片機(jī) 開(kāi)發(fā) 選線裝置，具有較高的使用價(jià)值。因此，可通過(guò)分析各線路零序電流的相似性檢出故障線路。相關(guān)分析是 信號(hào)處理中比較重要的工具，可以用來(lái)研究?jī)蓚€(gè)信號(hào)的相似性，或一個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)一段延時(shí)后自身的相似性，從而實(shí)現(xiàn)信號(hào)的檢測(cè)、識(shí)別與提取等。 當(dāng) iP 全為正時(shí)，所有被測(cè)饋線同相位，為母線故障。若線路 i 中有 0iI meanI ，確定其為健全線路，排除一定健全線路后候選故障線路條數(shù) 39。故障發(fā)生在相電壓最大值附近時(shí)，高頻衰減的暫態(tài)零序電流最大，發(fā)生在相電壓 最大值 030? 區(qū) 間內(nèi)，暫態(tài)分量遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)分量，發(fā)生在相電壓過(guò)零點(diǎn)附近時(shí)最小。 圖中采樣頻率為 12kHz，故障線路對(duì)地電容 3C 為 F，非故障線路對(duì)地電容 1C 、 2C均為 F，模擬實(shí)驗(yàn) jdR 為 0。當(dāng) ? 為零時(shí)，其值最大；當(dāng) ? 為2?時(shí)，其值最小。 由此得出 39。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^(guò)渡電阻愈大，衰減速度愈快。ci的振幅表現(xiàn)為最大值，當(dāng)發(fā)生故障的時(shí)刻，滿足 39。si n si n c o s( )tmUi e t U C tL ?? ? ? ? ?? ?? ? ?； () 39。對(duì)于架空線路，波阻抗一般為 250~500 ? ，同時(shí)故障點(diǎn)的接地電阻一般較小，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 弧道電阻也可忽略， 其 0R 002 LC ，所以，電容電流具有周期性的衰減特性，自由振蕩頻率一般為 300~1500Hz。 小電流接地暫態(tài)過(guò)程的基本特征 暫態(tài)電容電流 經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)單相暫態(tài)電流的分布如下圖所示 i L = 0i d = 0 圖 26 單相接地暫態(tài)電流的分布 電弧性接地是由于介質(zhì)承受不了兩端電壓而被擊穿所引起，經(jīng)常發(fā)生在相電壓接近于最大值的瞬間，暫態(tài)電容電流可看成兩部分電流之和： （ 1） 由于故障相電壓突然而引起的放電電容電流，它通過(guò)母線而流向故障點(diǎn)，放電電流衰減很快，振蕩中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 頻率高達(dá)數(shù)幾十 kHz 到幾百 kHz，振蕩頻率主要決定于電網(wǎng)中線路 的參數(shù)（ R 和 L的數(shù)值）， 故障點(diǎn)的位置，以及過(guò)渡電阻的數(shù)值。 （ 3） 在非故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流之總和，數(shù)值一般較大，電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向?yàn)榫€路流向母線 [5]。 各種接地方式優(yōu)缺點(diǎn)如下表所示： 表 不同接地方式的優(yōu)缺點(diǎn)比較 [3] 接地方式 中性點(diǎn)絕緣 諧振接地 純電阻接地 接地故障電流 電容接地故障電流 被中和抵消 減低了，但大于電容接地故障電流 過(guò) 電 壓 工頻 接地故障（健全相） 全線電壓，或者稍高 全線電壓 全線電壓，有時(shí)更大 相序顛倒的接地故障 可能 不大可能 不大可能 暫態(tài) 弧光接地 可能 避免 避免 操作過(guò)電壓 最高 可控制 最低 大氣過(guò)電壓 直接 沒(méi)有實(shí)際的差別 間接 產(chǎn)生中性點(diǎn)振蕩 中性點(diǎn)振蕩受到限制 暫態(tài)接地故障 電弧性電弧 受到限制 轉(zhuǎn)化為受控制的故障電流 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 發(fā)生單相接地時(shí)對(duì)設(shè)備的損害 可觀 避免 減輕 斷路器負(fù)載 需要經(jīng)常操作和維護(hù) 不時(shí)常操作，兩相接地故障時(shí)恢復(fù)電壓增大 經(jīng)常操作，單相接地故障時(shí)負(fù)載減輕 接地故障繼電保護(hù) 不可靠 可以做到合用，常限在動(dòng)作于指示 簡(jiǎn)單及合用 避雷器負(fù)載及性能 在正常平衡情況 負(fù)載在額定值之下 工頻序流受抑制 負(fù)載在額定值之下 接地故障間隙上的電壓，以 3E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(kāi)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(méi)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(guò)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(wèn)題不大 問(wèn)題不大 要引起注意 對(duì)無(wú)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 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 費(fèi)用 —— 中等，如果忽略去雙電源就低 中等 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 的電容電流流入地中，而三相電容電流之和等于零。由于模擬電網(wǎng)實(shí)錄波形的局限性，本文采用 五 出線 的模擬電網(wǎng)，進(jìn)行此方法的驗(yàn)證。 小電流接地系統(tǒng)饋線發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于系統(tǒng)對(duì)地電容與故 障點(diǎn)之間的充放電，將產(chǎn)生振幅比穩(wěn)態(tài)基頻大許多的高頻暫態(tài)分量，而且，按照基頻計(jì)算的消弧線圈，對(duì)于高頻分量，其對(duì)地阻抗將成倍地增加，從而對(duì)故障后暫態(tài)高頻電流分量的影響較小，因此在故障的前幾 個(gè)周波，消弧線圈產(chǎn)生的電感電流的高頻分量的頻率與電容電流高頻分量的頻率不一致。 ②線路長(zhǎng)短及結(jié)構(gòu)的影響。特別是經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，流過(guò)故障線路的電流十分微弱，甚至比健全線路感受到的電流變化還小。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(lái)選線。 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(wú)功方向法。 小電流接地系統(tǒng)直接面向用戶。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)。摘 要 我國(guó)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。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。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。近年來(lái)，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。 近幾年來(lái)，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。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]。 ③故障合閘角的影響。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。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè) 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) 。 假設(shè) A 相發(fā)生了單相接地故障，則各相對(duì)地電壓為 0ADU? ? () 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 01503。 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) 據(jù)上述分析，當(dāng)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時(shí)，在中性點(diǎn)要流過(guò)全系統(tǒng)的對(duì)地電容電流，如果此電流過(guò)大，就會(huì)在接地點(diǎn)燃起電弧，引起弧光過(guò)電壓，從而使非故障相的對(duì)地電壓進(jìn)一步升高，因此，使絕緣破壞，形成兩點(diǎn)或者多點(diǎn)的接地短路，造成停電事故。由于放電電容電流振蕩頻率高，衰減速度快，而對(duì)選線作用不大。對(duì)于電纜線路，由于 L 很小而 C 很大，因此，過(guò)渡過(guò)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。t? =2? 時(shí)，暫態(tài)電容電流近似等于共振頻率與諧振頻率之比，可能較穩(wěn)態(tài)值大幾倍到幾十倍。 （ 2）暫態(tài)分量的幅值主要由單相接地發(fā)生的時(shí)刻決定，也與電網(wǎng)對(duì)地電容、線路電感以及故障點(diǎn)電阻有關(guān) 。39。 暫態(tài)接地電流 [2,4,7] 暫態(tài)接地電流由暫態(tài)電容電流 和暫態(tài)電感 電流疊加而成，其特性隨兩者的具體情況而定。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè) 0 50 100 150 200 250 1 0 0 0 0 8 0 0 0 6 0 0 0 4 0 0 0 2 0 0 002021400060008000t ( m s )Is試驗(yàn)大廳支路電流 （ 圖 32a .不接地電網(wǎng)故障饋線） 0 50 100 150 200 250 8 0 0 0 6 0 0 0 4 0 0 0 2 0 0 00202140006000800010000t ( m s )Ic電容電流 （ 圖 ） 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) 0 50 100 150 200 250 7 0 0 0 6 0 0 0 5 0 0 0 4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 00100020213000t ( m s )Is試驗(yàn)大廳支路電流 （ 圖 ） 0 50 100 150 200 250 2 0 0 0 1 0 0 001000202130004000500060007000t ( m s )Ic電容電流 （ 圖 ） 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁(yè) 15 20 25 30 35 40 45 8 0 0 0 6 0 0 0 4 0 0 0 2 0 0 00202140006000t ( m s )Is試驗(yàn)大廳支路電流 （ 圖 32a. 故障饋線展開(kāi)波形） 15 20 25 30 35 40 45 6 0 0 0 4 0 0 0 2 0 0 002021400060008000t ( m s )Ic電容電流 （ 圖 故障饋線展開(kāi)波形） 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 6 0 0 0 5 0 0 0 4 0 0 0 3 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 0010002021t ( m s )Is試驗(yàn)大廳支路電流 （ 圖 ） 12 14 16 18 20 22 24 26 28 2 0 0 0 1 0 0 00100020213000400050006000t ( m s )Ic電容電流 （ 圖 ） 由于不同電網(wǎng)或同一電網(wǎng)的不同時(shí)刻發(fā)生單相接地故障時(shí)暫態(tài)零序電流 、電壓的頻率均不同，因此不能采用帶有濾波功能的算法，而 只能先對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行濾波，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè) 然后再計(jì)算判斷。 （ 3）非故障線路，暫態(tài)零序測(cè)量電流的大小正比