【文章內(nèi)容簡介】 實現(xiàn)接地選線保護。該方法不僅受消弧線圈串聯(lián)或并聯(lián)的電阻的影響，同時也受接地電阻和CT不平衡的影響。 （5）基于負序電流的選線方法當電網(wǎng)中發(fā)生單相接地故障時，基波負序電流分量與中性點接地方式無關(guān)，故障線路基波負序電流分量的有效值，與所有非故障線路者相比，前者不僅數(shù)值最大，而且比后者高出許多，同時故障與非故障線路的負序電流分量的相位相反，據(jù)此可構(gòu)成選線判據(jù)。但負序信號獲取困難且易受負荷變化的影響。 首半波法首半波法是基于接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間這一假設(shè)。用故障線路中故障后暫態(tài)零序電流第一個周期的首半波與非故障線路相反的特點實現(xiàn)選線。但該原理不能反映相電壓較低時的接地故障，且受接地過渡電阻影響較大，同時也存在工作死區(qū)。 PRONY算法PRONY算法對于接地故障電流的分析具有很高的準確性，它是一種用指數(shù)項擬合模型很有效的頻譜分析方法。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，故障電流暫態(tài)分量的頻率、幅值、阻尼和相位等參數(shù)與故障特性有清晰的相關(guān)性，利用PRONY算法分析高頻分量的頻率和直流分量的阻尼來實現(xiàn)的故障定位方法是有效和準確的。此算法的計算量較大，但配置一般的微機即可。 暫態(tài)能量法定義為故障線路的能量函數(shù)，呈單調(diào)上升，而非故障線路的負序電流很小，能量函數(shù)相應(yīng)很小，但在一個周波內(nèi)的計算能量為負。因此故障線路的計算能量遠大于非故障線路，二者符號相反；前者為正，后者為負。通過比較線路暫態(tài)能量的大小和符號即可進行接地保護。在相電壓過零附近故障或過渡電阻較大時，暫態(tài)過程較為微，暫態(tài)分量不足，選線失效。 小波分析法單相接地故障發(fā)生后，故障電壓和電流的暫態(tài)過程持續(xù)時間短，并含有豐富的特征信息，且比穩(wěn)態(tài)值大，因此選擇合適的分析方法分析暫態(tài)信號，將有利于故障選線。小波變換具有時頻同時局部化的特點，能夠很好地提取故障暫態(tài)特征。小波變換是把一個信號分解成不同尺度和位置的小波之和，利用適合的小波和小波基對暫態(tài)零序電流的特征分量進行小波變換后，易看出故障線路上暫態(tài)零序電流特征分量的包絡(luò)線高于非故障線路，且其特征分量的相位也與非故障線路的相反，這樣就能構(gòu)造出利用暫態(tài)信號的選線判據(jù)。 最大原理的本質(zhì)是尋求緩大零序無功功率突變量的代數(shù)值，從理論上基本消除了電流互感器不平衡電流的影響。小電流接地系統(tǒng)正常運行時，負荷在短時間內(nèi)不會有較大突變，可通過一中間參考正弦信號，使各線路故障前的零序電流對故障母線在故障后的零序電壓亦能找出相位關(guān)系，由此再把所有線路故障前、后的零序電流都投影到故障線路零序電流的理論方向上。然后計算出各線路故障前、后的投影值之差找出差值最大的即最大的。若，則線路k為故障線路，否則為母線故障。此法有兩個缺陷：首先，計算，過程中需取一參考信號，若該信號出問題，將造成該算法失效；其次，該算法在計算過程中需求出有關(guān)相量的相位關(guān)系，計算量太大。對于只裝設(shè)兩相CT的架空出線，難以得到零序電流，需用新的方法。首先定出故障的相別，然后向接地相注入信號電流，其頻率可取在各次諧波之間，使其不反應(yīng)工頻分量及高次諧波。故障時接地相的PT副邊處于被短路的狀態(tài)，由副邊感應(yīng)來的信號電流沿接地線路的接地相流動并經(jīng)接地點入地。用信號電流探測器在開關(guān)柜后對每一條出線進行探測，探測到注入信號的線路即為故障線路。該方法利用處于不工作狀態(tài)的接地相PT注入信號，不增加一次設(shè)備，不影響系統(tǒng)運行。但其困難是注入信號的強弱受電壓互感器容量限制，接地電阻較大時線路分布電容會對注入的信號分流，給選線和定點帶來干擾，如果接地點存在間歇性電弧現(xiàn)象，注入的信號在線路中將不連續(xù)且會破壞信號特征，給檢測帶來困難。 拉路法即傳統(tǒng)采用的無選擇性絕緣監(jiān)視裝置方法。小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，繼電保護裝置動作，此時繼電器不跳閘，只是發(fā)出報警信號。值班人員聽到報警裝置后，逐次斷開各線路的斷路器，當斷開某一線路時，若報警信號不消失，則表明該線路不是故障線路，立即合上線路，恢復(fù)供電；若報警信號消失，則該線路即為故障線路。該方法的缺點是故障后需短時停電才能確定故障線路。 在電網(wǎng)發(fā)生單相永久接地故障的情況下，若增大消弧線圈的失諧度(或改變限壓電阻的阻值)，則只有故障線路中的零序電流會隨之改變，因此只要對失諧度變化前、后各條饋線的零序電流進行實時采集，對比找出殘余電流明顯變化的饋線，便可確定為故障線路。 小電流接地系統(tǒng)故障測距問題，國內(nèi)外均有研究。根據(jù)暫態(tài)行波在輸電線路有固定的傳播速度這一特點(約為光速的98%)，國外學(xué)者早在五十年代就提出了數(shù)種行波故障測距方法，并成功研制A，B，C，D四種類型的行波故障測距儀；七十年代初期，瑞典ASEA公司和美國BPA公司聯(lián)合進行了利用暫態(tài)行波構(gòu)成超高速機電保護的可行性研究，通過大量的故障計算證實利用故障產(chǎn)生行波實現(xiàn)繼電保護是可能的，并于1976年研制成功第一套行波保護裝置。分析包括波過程在內(nèi)的電磁暫態(tài)數(shù)值計算方法是建立在流動波基礎(chǔ)上的網(wǎng)格法和Bergeron特征線法。目前已提出了諸如：阻抗測距法，行波測距法，及基于計算機的數(shù)字式測距方法。根據(jù)實現(xiàn)原理，故障測距研究的方法大致可以分為三類。 配電系統(tǒng)饋線故障分析測距法是利用故障發(fā)生后，測距安裝端可獲得的信息來實現(xiàn)故障點準確定位的方法。目前，故障分析法主要是阻抗法。利用測量信息計算故障阻抗的測距算法是建立在阻抗法或電抗法的原理基礎(chǔ)上的，計算方法比較復(fù)雜，如利用牛頓拉夫遜方法、傅立葉級數(shù)方法、最小二乘估計等，但由于不能消除過渡電阻的影響以及系統(tǒng)建模、參數(shù)簡化、分量提取等環(huán)節(jié)勢必產(chǎn)生一定的原理性誤差和小電流接地系統(tǒng)不同于中性點直接接地系統(tǒng)，其故障前后基頻分量變化很小，且絕大多數(shù)是間歇性瞬時故障，暫態(tài)波形畸變嚴重，不可能精確提取基頻分量，故基于基頻分量的測距方法誤差必然較大，在這種情況下，采用時域采樣的測距方法，誤差將會更大，探測精度不高。 利用高頻暫態(tài)電流電壓的行波在線路中的傳播或在故障后用脈沖頻率調(diào)制雷達系統(tǒng)來間接判斷故障點的距離。行波測距法的研究始于60年代。人們根據(jù)電壓和電流行波在線路上有固定的傳播速度（約為光速的98%）這一特點，提出了許多種行波故障測距方法。目前該方法大致可分為三類，第一類根據(jù)故障點出現(xiàn)的行波到達母線后反射到故障點，再由故障點反射回母線的時間差來測距；第二類是根據(jù)故障點出現(xiàn)的行波到達兩側(cè)母線的時間并借助專用通道來實現(xiàn)；第三類是根據(jù)故障后人為施加高頻或直流信號，利用雷達原理來實現(xiàn)。 為解決故障測距問題，有許多學(xué)者引入優(yōu)化方法、卡爾曼濾波技術(shù)、模式識別技術(shù)、概率和統(tǒng)計決策、模糊理論和光纖測距、模擬退火算法、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，但目前都處于研究階段。小電流接地系統(tǒng)的故障測距問題的研究相對較少，現(xiàn)有的故障測距方法都有一定的局限性，真正用于現(xiàn)場實際的測距裝置更是少見，這同配電網(wǎng)自動化的水平不相適應(yīng)，很有必要對此進行進一步的研究隨著電力系統(tǒng)自動化整體水平的提高，新的數(shù)學(xué)工具和技術(shù)的不斷出現(xiàn)，研究高性能的測距方法是必然的，基于故障特征法實現(xiàn)故障測距將是有效的。 本章首先對電力系統(tǒng)小電流系統(tǒng)中的中性點接地方式的種類及各種方式的應(yīng)用情況進行了介紹，分析了中性點不接地電網(wǎng)和中性點經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時零序分量的產(chǎn)生機理、特點和相互系，對其暫態(tài)特性進行了分析，可作為選線和測距的依據(jù)。旨在通過分析零序分量的特點來找出它們在故障線路和非故障線路上的差別，為指定和實施選線和測距奠定基礎(chǔ)。3 小電流系統(tǒng)接地故障特征量分析中性點絕緣系統(tǒng)中，中性點電壓升高的原因主要有：單相接地、鐵磁諧振、單相單相斷線等。根據(jù)接地故障的時間和接地電阻的穩(wěn)定性，單相接地故障可以分為穩(wěn)定單相接地故障和不穩(wěn)定單相接地故障。其中穩(wěn)定故障是指接地電阻穩(wěn)定于某值或者電弧持續(xù)穩(wěn)定的燃燒，這時根據(jù)接地電阻的大小又可以分為高電阻接地故障、低電阻（或者是金屬性接地）接地故障。而不穩(wěn)定接地是指接地故障不定持續(xù)的，是瞬間的或者是時斷時續(xù)的，這時又可以分為瞬間電弧接地和間歇性電弧接地。這種故障可以引起間歇性電弧過電壓。 在正常運行中，由于三相對地電容的不對稱，電網(wǎng)中性點會出現(xiàn)位移電壓。我們這里假設(shè)故障以外的電網(wǎng)中的元件都是對稱的。對于中性點絕緣電網(wǎng)，為無窮大?？勺銐驕蚀_的認為零序電流和零序電壓以及中性點電壓只取決于零序阻抗和電弧電阻R；又認為零序電阻中對應(yīng)泄漏電導(dǎo)的有功電流只約為電容電流的。當忽略有功分量后，為電網(wǎng)中每相對地電容。 圖31中性點絕緣系統(tǒng)單相接地等效序網(wǎng)圖圖32單相接地故障發(fā)生后零序回路簡化電路圖假設(shè)C相發(fā)生接地故障，中性點電位偏移關(guān)系式為:正序電流、負序電流、零序電流相等由序網(wǎng)圖得到零序穩(wěn)態(tài)電流值為： （31） （32）特別地，當發(fā)生單相金屬性接地時，接地相電壓為零，對地電容被短接。Rg=0, 則零序電流和電壓為： （33） 兩個非故障相對地電壓升高倍，對地電容電流也相應(yīng)升高倍，兩相電壓及兩相電流之間的相位差均為60度。因此，電網(wǎng)將出現(xiàn)零序電壓，幅值等于電網(wǎng)正常運行時單相對地電壓。在非故障線路上，零序電流幅值等于正常運行時單相對地電容電流，方向從母線指向線路。而故障線路上，由于同一母線各條出線的對地電容電流都要經(jīng)過接地點返回電源，零序電流幅值等于所有非故障線路零序電流之和(即大于任一條非故障線路零序電流)，方向從線路指向母線。接地電流為： （34） 當接地點存在一定過渡電阻時，接地相電壓不再為零，其幅值隨過渡電阻增大而增加。系統(tǒng)零序電壓和各條出線零序電流也隨之減小，但它們之間的相位關(guān)系不變。由式(52)可做出中性點及三相電壓隨過渡電阻變化的相量軌跡圖如圖15。從相量圖可以看出當C相發(fā)生接地故障時，C相電壓一定降低，超前于C相的B相電壓一定升高，而滯后于C相的A