【正文】 線路20 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 3 0 2 5 2 0 1 5 1 05051015線路30 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 62 1 . 51 0 . 500 . 51線路4中國礦業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 27 頁 02VALI 錯誤 !未找到引用源。若線路 i中有 0iI 錯誤 !未找到引用源。故障發(fā)生在相電壓最大值附近時，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? 錯誤 !未找到引用源。 為中性點接地電阻； jdR 錯誤 !未找到引用源。 考慮 r? L,故 Z? ? L, ? ? 0； 39。 區(qū)間內(nèi)，暫態(tài)分量遠大于穩(wěn)態(tài)分量，發(fā)生在相電壓過零點附近時最小。 接地時，電容電流的自由分量 39。s in ( s in c o s ) s in ( )tmcmUu e t t U t?? ? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ? ?； () 39。 為等效零序電源電壓。 中國礦業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 AEBECE 01C02C0 SCfIBSI CSI1CI 1BI2BI 2CI2AI1CI 1BI2CI 2BICBA1線 路線 路 2L LI 圖 24 消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地時電流分布 如上圖示，當線路 II 上 A相接地以后，電容電流的大小和分布與不接消弧線圈時是一樣的，不同之處是在接地點又增加了一個電感分量的電流 LI 錯誤 !未找到引用源。 各種接地方式優(yōu)缺點如下表所示： 表 不同接地方式的優(yōu)缺點比較 [3] 接地方式 中性點絕緣 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 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 操作過電壓 最高 可控制 最低 大氣過電壓 直接 沒有實際的差別 間接 產(chǎn)生中性點振蕩 中性點振蕩受到限制 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 發(fā)生單相接地時對設備的損害 可觀 避免 減輕 斷路器負載 需要經(jīng)常操作和維護 不時常操作，兩相接地故障時恢復電壓增大 經(jīng)常操作，單相接地故障時負載減輕 接地故障繼電保護 不可靠 可以做到合用，常限 簡單及合用 中國礦業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁 在動作于指示 避雷器負載及性能 在正常平衡情況 負載在額定值之下 工頻序流受抑制 負載在額定值之下 接地故障間隙上的電壓，以3E 錯誤 !未找到 引用源。 小電流接地系統(tǒng)饋線發(fā)生單相接地故障時，由于系統(tǒng)對地電容與故障點之間的充放電， 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，按照基頻計算的消弧線圈，對于高頻分量，其對地阻抗將成倍地增加，從而對故障后暫態(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。特別是經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，流過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。日本在供電、鋼鐵、化工用電中普遍采用中性點不接地或經(jīng)電阻接地系統(tǒng)，選線原理簡單，采用基波無功方向法。為消除工頻分量的影響，本文對采樣數(shù)據(jù)進行基于單零點非遞歸算法的陷波處理，提取出暫態(tài)高頻信號。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)，并對該方法進行大量不同條件下仿真實驗，進一步 驗證該判據(jù)的正確性。近年來，在如何獲取零序電流信號以及接地點分區(qū)段方面投入不少力量，采用光纖研制的架空線和電纜零序互感器試驗成功。故障信號疊加在負荷電流上，穩(wěn)態(tài)幅值小，現(xiàn)有的電流互感器很難準確檢出，而且環(huán)境電磁干擾相對較大，加上零序回路對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]。若能提取暫態(tài)信號中的特征分量，則不僅有望顯著提高選線精度，而且可以忽略消弧線圈對選線的影響。 百分比表示 100105% 100% 100105% 保護性能 正常 變壓器采用分段絕緣的可能性 如果中性點對沖擊波有保護措施，到相當程度 到相當程度 開關(guān)的絕緣 100%避雷器的基準絕緣水平 停電引起的負作用 百分比大 不正常停電 百分比大 單相接地故障時的系統(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 沒有特殊措施，不能保證 對系統(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)應重新歸類，可能影響繼電保護 操作過程 簡單 要監(jiān)視調(diào)諧情況，有時候要調(diào)整接頭 簡單 對電話的干擾 問題不大 問題不大 要引起注意 對無線電的干擾 當持續(xù)故障時，可能值得注意 要注意 接近故障點時對生命的危險 常拖延時間 可忽略 減輕 接地裝置的可靠性 —— 良好 相當好 費用 —— 中等，如果 忽略去雙電源就低 中等 中國礦業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁 各種接地方式單相接地故障分析 中性點不接地電網(wǎng)單相接地故障的特點 [4,6] ACIBCBI0CAEBE CEDIBICI 圖 21（ a）簡單網(wǎng)絡接線圖 AEBECE DICI BI BICDU BDU ?0U 圖 21（ b） A 相接地時的相量圖 如圖示，正常運行情況下，三相對地有相同的電容 0C ，在相電壓作用下，每一相都有超前于相電壓 090 錯誤 !未找到引用源。 ，因此，接地點電流 fI 錯誤 !未找到引用源。 根據(jù)圖 27，可列出微分方程如下： 00 01 s i n ( ) 。39。ci 錯誤 !未找到引用源。 （ 3）非故障線路，暫態(tài)零序測量電流的大小正比于本線路對地電容，方向為母線流向線路；故障線路，暫態(tài)零序電流等于所有非故障線路對地電容的充電電流之和，方向為線路流向母線。39。 為接地故障電阻，短 接時 jdR 錯誤 !未找到引用源。 區(qū)間內(nèi)，暫態(tài)分量遠大于穩(wěn)態(tài)分量，發(fā)生在相電 壓過零點附近時最小。 meanI 錯誤 !未找到引用源。 =[ ]； 2meanI 錯誤 !未找到引用源。當 iP 錯誤 !未找到引用源。 信號 x（ n）和 y（ n）的均方根值為 1 2 1/ 201[ ( )]Nxn xnN???? ?錯誤 !未找到引用源。 ，仿真得到各線路零序電流波形經(jīng)過簡單的陷波處理，濾除工頻分量后，得到的暫態(tài)零序電流波形如下圖所示 0 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 2 0 1 001020304050線路10 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 1 4 1 2 1 086420246線路20 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 2 5 2 0 1 5 1 050510線路30 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 62 1 . 51 0 . 500 . 51線路40 0 . 0 2 0 . 0 4 0 . 0 6 0 . 0 8 0 . 1 0 . 1 2 0 . 1 4 0 . 1 6 2 0 1 5 1 050510線路5中國礦業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 32 頁 相關(guān)系數(shù)矩陣 M 錯誤 !未找到引用源。該算法不具有獨立性。 ＝ 錯誤 !未找到引用源。 被稱為互相關(guān)系數(shù)，它的取值區(qū)間為 [1， +1]， +1 表示兩個信號 100%正相關(guān)； 1表示它們 100%相關(guān)，即形狀完全一樣，但相位正好相反； 0 值表示零相關(guān)，就是說兩個信號完全獨立，毫無關(guān)系。當 iP 錯誤 !未找到引用源。任選一條饋線的零序暫態(tài)電流 0()jit作為基準量，其它饋線 i的判斷量由下式計算 0 0 0 01011( ) ( ) ( ) ( )T Mi i j i jkP i t i t d t i k i kTM ?? ? ? ???； （ ） 式中， iP 為饋線 i的判斷量， 2A ； 0()iit錯誤 !未找到引用源。m 錯誤 !未找到引用源。 （ 4）對于消弧線圈全補償電網(wǎng)，故障暫態(tài)分量是疊加在工頻穩(wěn)態(tài)分量上的。 錄波儀來 自 T V 的 零 序 電 壓1C2C3CjdRNRTA 1T A 2T A 3T A 4kB3 8 0 V6 k V 圖 31 小電流接地模擬電網(wǎng)電路 為分析小電流接地電網(wǎng)故障電流的暫態(tài)特征，在以上模擬電網(wǎng)上，在不同的電網(wǎng)對地電容值、不同的接地故障電阻條件下，得到實驗實錄典型波形如下圖示。 有關(guān)。依據(jù)圖 27 列出微分方程： sin ( ) LmL dU t r i N dt???? ? ? ?； () 式中， N 為消弧線圈相應分接頭的線圈匝數(shù)； L? 錯誤 !未找到引用源。t? =2? 錯誤 !未找到引用源。 39。 002 LC 錯誤 !未找到引用源。 相位相反，因此，故障點的電流將因消弧線圈的引入而減少，由此得到零序等效網(wǎng)絡如下圖所示： 1線 路線 路 201C02C0 SC 01I02I0SI0 SI01I 0fULI L LITL 圖 25 消弧線圈接地電網(wǎng)中單相接地故障的零序等效網(wǎng)絡 由圖 25可以看出，由于消弧線圈的補 償作用，其單相接地故障時零序電流特中國礦業(yè)大學本科生畢業(yè)設計（論文） 第 10 頁 征與中性點不接地不相同，零序電流的大小和方向隨著補償方式的不同而變化，其單相接地故障特征如下 : （ 1）當采用完全補償方式時 LI = CI? ，即 錯誤 !未找到引用源。 假設 A 相發(fā)生了單相接地故障，則各相對地電壓為 0ADU? ? () 01503。 研究的主要內(nèi)容有：首先分析了小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障穩(wěn)態(tài)過程和暫態(tài)過程，為選線方法尋找理論 依據(jù)。 ①補償電網(wǎng)失諧度的影響。法國使 用中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)幾十年后，現(xiàn)在正以中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)取代中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)，同時開發(fā)了高新技術(shù)產(chǎn)品：零序?qū)Ъ{接地保護。 singlephase earth fault。結(jié)合單相接地故障時的暫態(tài)特征，本文研究了現(xiàn)有的選線方法，利用實錄波形和仿真波形對選線判據(jù)進行驗證，比較分析了各種選線算法的優(yōu)缺點。 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障研究現(xiàn)狀 對于故障選線的研究，在前蘇聯(lián)，小接地電流系統(tǒng)得到了廣泛應用，并對其保護原理和裝置給予了很大重視，研 制了幾代裝置，在供電和煤炭行業(yè)得到了應用，保護原理從過電流、無功方向發(fā)展到了群體比幅。 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線難點 中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障選線問題之所以難以解決，主要原因有以下幾點： （ 1）故障邊界太復雜、隨機，難以用單一統(tǒng)計模型 描述。 本論文研究的目的和主要內(nèi)容 本文探討的對象是小電流接地系統(tǒng)，即中性點不直接接地系統(tǒng)。此外，目前有些大城市的 10Kv 及 20Kv 系統(tǒng)的中性點也有采用經(jīng)小電阻接地的 [1]。 下圖所示為中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)發(fā)生 A 相接地故障示意圖。 為三相電