【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電流，比較它們之間的相位，相位與其他線(xiàn)路相反的線(xiàn)路被選為故障線(xiàn)路。與幅值法相比，方向法有較高的檢測(cè)靈敏度，但仍然存在不適用于諧振接地電網(wǎng)的弱點(diǎn)。因?yàn)樵谶^(guò)補(bǔ)償或完全補(bǔ)償狀態(tài)下，故障線(xiàn)路零序電流的方向與非故障線(xiàn)路相同；對(duì)間歇性接地故障來(lái)說(shuō)，零序電流波形畸變嚴(yán)重，難以計(jì)算其相位，方向法比幅值法更容易出現(xiàn)誤判斷。由于故障點(diǎn)、消弧線(xiàn)圈及變壓器等電氣設(shè)備的非線(xiàn)性影響，故障電流中存在著諧波信號(hào)，其中以5次諧波分量為主，并且消弧線(xiàn)圈對(duì)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。因此，故障線(xiàn)路的5次諧波零序電流的幅值比非故障線(xiàn)路的都大且方向相反，據(jù)此可以選擇故障線(xiàn)路，稱(chēng)為5次諧波法[4]。為了進(jìn)一步提高靈敏度，可將各線(xiàn)路的7次等諧波分量的平方求和后進(jìn)行幅值比較，幅值最大的線(xiàn)路選為故障線(xiàn)路。諧波法的優(yōu)點(diǎn)是可以克服消弧線(xiàn)圈補(bǔ)償?shù)挠绊?，但?shí)際應(yīng)用效果并不理想。主要原因是故障電流中的5次諧波含量較小(小于10% ) ，檢測(cè)靈敏度低；多次諧波平方和法雖然能在一定程度上克服單次諧波信號(hào)小的缺點(diǎn)，但并不能從根本上解決問(wèn)題。零序電流有功分量法[5, 6]是根據(jù)線(xiàn)路存在對(duì)地電導(dǎo)以及消弧線(xiàn)圈存在電阻損耗，故障電流中含有有功分量來(lái)選擇故障線(xiàn)路。非故障線(xiàn)路和消弧線(xiàn)圈的有功電流方向相同且都經(jīng)過(guò)故障點(diǎn)返回，因此，故障線(xiàn)路有功分量比非故障線(xiàn)路大且方向相反。根據(jù)這一特點(diǎn)，可選出故障線(xiàn)路。在設(shè)計(jì)具體的選線(xiàn)裝置時(shí)，可利用零序電壓與零序電流計(jì)算并比較各線(xiàn)路零序有功功率的大小與方向來(lái)確定故障線(xiàn)路。有功分量法的優(yōu)點(diǎn)是不受消弧線(xiàn)圈的影響，但由于故障電流中有功分量非常小并且受線(xiàn)路三相參數(shù)不平衡的影響，檢測(cè)靈敏度低，可靠性得不到保障。為了提高靈敏度，有的裝置采用瞬時(shí)在消弧線(xiàn)圈上并聯(lián)接地電阻的做法加大故障電流中的有功分量。這樣做帶來(lái)的問(wèn)題是使接地電流增大，加大對(duì)故障點(diǎn)絕緣的破壞，很可能導(dǎo)致事故擴(kuò)大。而且對(duì)電纜線(xiàn)路來(lái)說(shuō)，這一問(wèn)題更為突出。因?yàn)樾‰娏鹘拥毓收系呢?fù)序電流具有與零序電流相同的分布特征，所以負(fù)序電流法[ 7 ]也可以通過(guò)比較各線(xiàn)路負(fù)序電流的大小與方向選擇故障線(xiàn)路。由于負(fù)序電源阻抗比較小，故障線(xiàn)路負(fù)序電流絕大部分流入了電源回路，使得非故障線(xiàn)路的負(fù)序電流比較小，有利于接地選線(xiàn)。但正常運(yùn)行時(shí)線(xiàn)路中也會(huì)存在較大的負(fù)序電流，并且負(fù)序電流的獲取遠(yuǎn)不如零序電流來(lái)得簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確，所以負(fù)序電流法的實(shí)際應(yīng)用效果并不會(huì)比零序電流法好。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(xiàn)，一般可以忽略線(xiàn)路的阻抗，零序電流主要為對(duì)地電容電流和電導(dǎo)泄露電流。零序?qū)Ъ{法[8，9]通過(guò)在饋線(xiàn)端口測(cè)量零序電流與電壓來(lái)獲得故障時(shí)各條線(xiàn)路的零序?qū)Ъ{，根據(jù)故障相線(xiàn)路的零序?qū)Ъ{分布在第第3象限和正常相的零序?qū)Ъ{分布在第一象限這一特點(diǎn)來(lái)選擇故障線(xiàn)路。該算法具有較好的準(zhǔn)確性和適應(yīng)性，但是對(duì)于間歇瞬時(shí)性接地故障幾乎失效。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(xiàn)的效果并不好。然而小電流接地故障暫態(tài)電流幅值是穩(wěn)態(tài)對(duì)地電容電流的幾倍到十幾倍，數(shù)值在數(shù)十安培到數(shù)百安培之間，并且不受消弧線(xiàn)圈影響。因此，利用暫態(tài)信號(hào)進(jìn)行接地選線(xiàn)可以克服穩(wěn)態(tài)選線(xiàn)法存在靈敏度低以及受消弧線(xiàn)圈影響的缺點(diǎn)。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(lèi)型及故障時(shí)刻等多種因素的影響[10]。由于暫態(tài)過(guò)程短，且受線(xiàn)路結(jié)構(gòu)、參數(shù)及故障條件的影響，暫態(tài)量算法在實(shí)用中還有待實(shí)踐檢驗(yàn)。20世紀(jì)70年代以來(lái)，微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。借助現(xiàn)代微電子技術(shù)，可以很方便地實(shí)現(xiàn)接地故障暫態(tài)信號(hào)的高速采集、記錄及分析，利用暫態(tài)信號(hào)的接地選線(xiàn)技術(shù)已取得了重大進(jìn)展。下面將介紹幾種比較新的利用暫態(tài)信號(hào)的選線(xiàn)方法。暫態(tài)零序能量法[11]對(duì)故障后各線(xiàn)路零模瞬時(shí)功率進(jìn)行積分，得到零模能量函數(shù)。故障線(xiàn)路的能量函數(shù)幅值最大，極性為負(fù)，與非故障線(xiàn)路的相反，據(jù)此可選擇接地線(xiàn)路。暫態(tài)能量法實(shí)質(zhì)上是零模有功功率法在暫態(tài)信號(hào)上的應(yīng)用。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(duì)暫態(tài)信號(hào)的利用不充分，檢測(cè)靈敏度低。暫態(tài)零序相位法就是根據(jù)故障時(shí),故障相的暫態(tài)零序電流與非故障相的電流相位相反來(lái)判斷故障線(xiàn)路。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(duì)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)。文獻(xiàn)[12～14]通過(guò)分析暫態(tài)諧波在一定頻段既選頻帶(SFB)內(nèi)的相頻特性：故障相暫態(tài)零序電流的相位與非故障的相位相反，利用小波分析這部分諧波的相位關(guān)系，通過(guò)各個(gè)諧波的相頻特性來(lái)判斷故障線(xiàn)路。該算法通過(guò)不同頻段的相位信息采用計(jì)數(shù)累加的方式判斷故障線(xiàn)路，理論上很完美，但抗干擾能力不強(qiáng)是此類(lèi)方法的本質(zhì)不足，特別是對(duì)于瞬時(shí)性接地故障尤其容易引起誤判。小電流接地故障選線(xiàn)是一種利用弱信號(hào)做出辨識(shí)的技術(shù)。僅利用以往電流幅值大小與相位相反等常規(guī)方法難以取得令人滿(mǎn)意的結(jié)果，所以研究者開(kāi)始把現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)與人工智能應(yīng)用于這一難題的分析。像小波變換、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及模糊理論等理論用來(lái)對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行分析與處理。3 多判據(jù)信息融合選線(xiàn)方法各種選線(xiàn)原理針對(duì)的故障特征量各不相同，因此在實(shí)際選線(xiàn)中可能會(huì)由于某些故障特征量的信號(hào)微弱或差異不顯著而造成某些選線(xiàn)原理不能得出正確結(jié)果。因此為了最大限度地提高選線(xiàn)準(zhǔn)確率，應(yīng)該在保證滿(mǎn)足選線(xiàn)時(shí)限要求的情況下，盡量多地選用有互補(bǔ)性的選線(xiàn)原理來(lái)綜合選線(xiàn)。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(xiàn)原理。對(duì)于NUS，選用零序無(wú)功功率法、零序電流比幅法、零序電流比相法這三種選線(xiàn)原理。（1）零序無(wú)功功率法：由以上分析可知，該選線(xiàn)原理對(duì)于NUS選線(xiàn)準(zhǔn)確率較高，因此選擇作為第一種選線(xiàn)原理；（2）零序電流基波比幅法：由于零序無(wú)功功率法只是抽取了各條線(xiàn)路零序電流中的無(wú)功部分進(jìn)行比較，在某些情況下可能會(huì)受到相位測(cè)量的影響。而零序電流基波比幅法則會(huì)充分利用“故障時(shí)故障線(xiàn)路零序電流等于其它所有線(xiàn)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