【正文】 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)。）頻段內(nèi)，所有線路均呈容性，稱此頻段為 SFB [31] 。 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(zhǎng)。華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 22 2() 1 39。39。為此，可根據(jù)兩電流的差別程度，來判斷負(fù)序電 流受負(fù)載不對(duì)稱的污染程度，從而決定是否采信此負(fù)序電流判據(jù)。 負(fù)序電流 電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由《電力系統(tǒng)暫態(tài)分析》可知，通過故障點(diǎn)的正序、 負(fù)序、零序電流為 [29] ： I f (1) = I f (2) = I f (0) = I 3f 1 = RZZZ E f f (0)(1)(2) 3 +++ 上式中， E f 為故障相電源電壓， Z (1) 、 Z (2) 、 Z (0) 分別為從故障點(diǎn)看整個(gè)網(wǎng)絡(luò) 的正序、負(fù)序、零序阻抗， R f 為接地點(diǎn)的過度電阻。 主站根據(jù)配電網(wǎng)中性點(diǎn)接線方式，選取相應(yīng)的電氣特征量，如零序電流、零序 電壓等。 零序電流的有功分量 在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的配電網(wǎng)絡(luò)中，其中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈串（并）電阻接地。利用完全分布的 FTU 很容易得到整個(gè)配電網(wǎng)的電氣特征量 分布情況，通過配電主站綜合分析各 FTU 處的故障特征，確定出故障線路及故障區(qū) 段。 主站與其他系統(tǒng)間的通信 配電自動(dòng)化主站系統(tǒng)與 EMS 要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，從 EMS 獲取變電站的數(shù)據(jù)信息，并 可將配電自動(dòng)化系統(tǒng)的信息，按要求傳送給 EMS；同時(shí)，配電自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息， 可以在 MIS 上進(jìn)行發(fā)布，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)瀏覽功能。系統(tǒng)硬件設(shè)備及接口符合國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。從而配合配 電自動(dòng)化主站實(shí)現(xiàn)城區(qū)配網(wǎng)運(yùn)行中的工況監(jiān)測(cè)、網(wǎng)絡(luò)重 構(gòu)、優(yōu)化運(yùn)行。目前較常用的協(xié)議有 ， IEC8705101 等。 主站與配電終端間通信 該層是配電自動(dòng)化通訊系統(tǒng)中關(guān)鍵的一個(gè)層。本文結(jié)合 配電自動(dòng)化系統(tǒng) FTU/RTU 的測(cè)量功能特點(diǎn)，深入分析了小電流接地系統(tǒng) 發(fā)生單相接地故障時(shí)不同位置 FTU/RTU 測(cè)量值的特征，研究了基于單相 接地故障穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)特征的多種選線原理的應(yīng)用，分析研究并按需提取相 關(guān)特征量做判據(jù)，如：零序電流有功分量、零序電流無功分量、零序?qū)Ъ{、 負(fù)序電流、暫態(tài) SFB分量和小波模極值， 并給出判定方法。但該理論目前尚處于初步探索階段，對(duì)于這種方法是否合理、 合理的程度有多少，還缺少必要的實(shí)驗(yàn)和論證。 配電自動(dòng)化系統(tǒng)，主要監(jiān)控的設(shè)備是 10V 城網(wǎng)配電線路的電力元件，包括柱上 開關(guān)、變壓器，隨著城網(wǎng)改造工作的開展，也出現(xiàn)了越來越多的箱式變電站 、電纜 分支箱、小型開閉站等組合式設(shè)備。 DDA 算法中首先確定故障相，然后將每條饋線逐一估算華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 2 消弧線圈接地的電力系統(tǒng)通常稱為諧振接地系統(tǒng)。對(duì)于消弧線圈接地系統(tǒng)，完全依賴于五次諧波的 特征選線，信號(hào)過于微弱，可靠性不能保證。 群體比幅比相法：當(dāng)系統(tǒng)零序電壓高于 30％額定相電壓時(shí)，認(rèn)為發(fā)生了單相接 地故障。而且非故障相的暫態(tài)電流流過故障線路可以形成回路，此電流中包 含了故障距離的信息。 文獻(xiàn) [17] [17 提出了基于“ S 注入法”的選線定位原理，它利用故障時(shí)閑置的電壓 互感器注入交流信號(hào)電流，在故障線路中跟蹤尋找所注入信號(hào)的通路進(jìn)行故障定 位。 本課題基于上述配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)平臺(tái) ，融合傳統(tǒng)的多種選線原理和分析方法， 對(duì)配網(wǎng)單相接地故障定位進(jìn)行研究，使現(xiàn)有的配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)在不增加或少增加設(shè)華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 5 備投資的基礎(chǔ)上，結(jié)合配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的 FA（ Feeder Automation）功能，實(shí)現(xiàn)單相 接地故障的快速定位，從而提高供電質(zhì)量，改善服務(wù)水平。應(yīng)用此法還可進(jìn)行 運(yùn)行方式的識(shí)別，區(qū)分配電網(wǎng)諧振狀態(tài)與單相接地狀態(tài) [17] 。這樣就可以估算出高阻接地（例如 30～ 100kO）故障時(shí)的接 地電阻值。如在工頻零序電壓作用下，零序容抗 銳減，高次諧波電 流驟增，有時(shí)甚至在正常運(yùn)行情況下也會(huì)引起通信干擾。文中還對(duì)算法的形成予以理論推導(dǎo)并給出算法 誤差容錯(cuò)函數(shù)，具體算例的分析結(jié)果從多個(gè)側(cè)面驗(yàn)證了該算法的正確性和有效性。而且， 現(xiàn)有的小電流接地選線裝置的選線正確率普遍偏低，存在著嚴(yán)重的漏選和誤選，從 而嚴(yán)重影響供電質(zhì)量。中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地，由于接地電流大，能夠簡(jiǎn)化 繼電保護(hù)，方便地檢測(cè)接地故障線路，又有利于降低系統(tǒng)的絕緣水平，使一些進(jìn)口 的用于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的電氣設(shè)備的電力電纜能在中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地的系 統(tǒng)中使用，具有較高的經(jīng) 濟(jì)效益。該方法適用于中性點(diǎn)不接地及經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)。 小波分析法，是利用小波變換原理將零序電流分解成不同的尺度和位置的小波 系列，零序電流對(duì)一定尺度和位置的小波的投影即為零序電流在此小波分量的幅 值，即小波變換。有些方法在實(shí)際系統(tǒng)中 得到了較好的應(yīng)用。 小電流接地系統(tǒng)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)基頻大許多倍的高頻暫態(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)地阻抗將成倍的增加，因此對(duì)故障后暫態(tài)電流的影響較小。在俄羅斯，小電流 接地系統(tǒng)主要采取不接地和經(jīng)消弧線圈接地方式，主要采用零序功率方向和首半波 法。如果三條線路的 電流同相則認(rèn)為發(fā)生了母線故障。 五次諧波功率方向法：通過比較各出線五次諧波功率的正負(fù)來選出故障線路。由于采用小電流接地方式運(yùn)行，單相接 地故障時(shí)線電壓矢量三角形不變，三相對(duì)中性點(diǎn)電壓不變，故對(duì)用戶供電無明顯影 響。主站系統(tǒng)是配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的上層系統(tǒng)，完成對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)各種在線設(shè)備 的監(jiān)測(cè)和控制，并對(duì)線路發(fā)生的故障進(jìn)行處理；通信系統(tǒng)是主站與配電終端系統(tǒng)信 息交互的平臺(tái)和紐帶，是整個(gè)配電自動(dòng)化系統(tǒng)的神經(jīng)；配電自動(dòng)化終端對(duì)通過傳感 器對(duì)線路電氣量進(jìn)行采集、處理和上傳，并對(duì)配電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控 ?？梢?，配電網(wǎng)絡(luò)電氣量的采集和信號(hào)獲取不僅僅局限于饋 線首端 的 RTU，而是擴(kuò)展到了按線路分布的各個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)的 FTU。對(duì)算法的形成予以理論推導(dǎo)并給出了算法誤差容錯(cuò)函數(shù)并對(duì)算法 的特點(diǎn)進(jìn)行分析。因此，結(jié)合具體的情況，一般采取以光纖通訊為主，輔助以一定 的有線通訊、載波的方案，達(dá)到既通訊可靠，又經(jīng)濟(jì)可行的目的。 FTU 現(xiàn)場(chǎng)采集開關(guān)的 位置信號(hào)、電流、電壓、有功、無功、功率因數(shù)、電量等數(shù)據(jù)，執(zhí)行主站遙控命令 對(duì)開關(guān)進(jìn)行分、合閘控制操作。 配電自動(dòng)化的內(nèi)容和特點(diǎn)決定了配電自動(dòng)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)是一個(gè)分層、分級(jí)、分 布式的監(jiān)控管理系統(tǒng)，應(yīng)遵循開放系統(tǒng)的原則，按全分布式概念設(shè)計(jì)，系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)可 分為主站系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和監(jiān)控終端單元三部分。采用開放式和分布 式的體系及面向?qū)ο蠹夹g(shù)，具有開放性和可擴(kuò)展性 。采集配電變壓器的 電流、電壓、有功、無功、分時(shí)電量、電壓合格率等數(shù)據(jù)， TTU 通過 RS485 接口利用 光纖或雙絞電纜與 FTU 內(nèi)通信節(jié)點(diǎn)聯(lián)接，經(jīng)通信節(jié)點(diǎn)與主站進(jìn)行通訊。而在 NUS 中，由于線路的零序工頻等值電阻和感抗相對(duì)容抗 來說可以被忽略，線路特性可用電容來近似 [26] ，故其電容電流也通過計(jì)算零序電流 的無功分量來近似。 ijij I θ 根據(jù)消弧線圈接地電阻的大小和線路參數(shù)，按躲開母線金屬接地時(shí)個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)最大 零序有功電流來整定零序有功電流閥值 dP I (0) ： dPdPxP IKI (0)(0),1(0) = *（ dP K (0) 為調(diào)整系數(shù)， (0) dP K ） 零序有功電流 ijP I ,(0) 與 dP I (0) 比較，輸出邏輯（‘ 1’ 或‘ 0’），如圖 所示： ijP L ,(0) =1，說明監(jiān)控點(diǎn) ij P , 在接地故障線路前側(cè)； ijP L ,(0) =0，說明該監(jiān)控點(diǎn) ij P , 不 在故障線路或者在故障線路后側(cè)；同時(shí)代表母線接地邏輯 P L 0,1(0) =0。 同母線的 n出線的零序電流向量寫成二維數(shù)組形式，即： 圖 配電網(wǎng)線路 L1 L2 Ln S11 S12 S12 S21 S22 S23 S24 Sn1 Sn2 Sn3 開關(guān)華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 18 零序?qū)Ъ{ 非故障線路或故障線路后側(cè)的 FTU 零序測(cè)量導(dǎo)納為自監(jiān)控節(jié)點(diǎn)以后線路自身對(duì) 地的導(dǎo)納，而故障線路前側(cè) FTU 的零序測(cè)量導(dǎo)納為所有非故障線路的導(dǎo)納與監(jiān)測(cè)節(jié) 點(diǎn)前側(cè)線路導(dǎo)納之和的相反數(shù)。為此，可得單相接地故障時(shí)線路負(fù)序電流的分布特征： 接地故障線路前側(cè)的流過的 負(fù)序電流遠(yuǎn)大于非故障線路的負(fù)序電流，且方向由線路 流向母線，而非故障線路的負(fù)序電流方向?yàn)槟妇€流向線路。 暫態(tài)零序電流 SFB 分量 根據(jù)電網(wǎng)絡(luò)理論，配電線路分布參數(shù)特性可以作如下圖 等值電路： 忽略電阻 R 時(shí)，線路的串聯(lián)諧振頻率為： LC s ω =12π 為此，第 i條線路相應(yīng)的零序串聯(lián)諧振頻率為： iiii si π l LCπ LC ω 2 1 2 1 00 = =(314) i L 0 、 i C 0 為線路 i 單位長(zhǎng)度的電感和電容， l 為線路長(zhǎng)度， i L 、 i C 為按上圖進(jìn)行 等效的等效電感和等效電容。為與 SFB 分量副職一致和抗干擾性， () ,(0)() qt ijS 取 1/16 周波的平均，即： =∫ T ijSijS tdt T q t q() 1 () ,(0)(),(0)() (320) 主站各監(jiān)測(cè)點(diǎn) FTU 上報(bào)的 SOE 事件，取一個(gè)時(shí)刻τ ，從各 FTU 索要 () ,(0)() t i ijS ， 形成二維數(shù)組： I (S ) = MMMMM LL MMMMM LL LL ()()() ()()() ()()() ,1(0)(),2(0)(),(0)() 2,1(0)()2,2(0)()2,(0)() 1,1(0)()1,2(0)()1,(0)() τττ τττ τττ iii iii iii isisijs ssjs ssjs (321) 對(duì) I (S ) 內(nèi)暫態(tài)零序電流 SFB 分量進(jìn)行比幅比相，得到相關(guān)的邏輯量 ijS L ,(0) ；如所 有 ijS L ,(0) =0、則 S L 0,1(0) =1，表示母線