【導(dǎo)讀】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)的重要性日益凸顯。因而近幾年電網(wǎng)的。安全可靠運(yùn)行倍受關(guān)注。在電力系統(tǒng)中發(fā)生幾率最大的故障類(lèi)型為單相接地故障。而在發(fā)生故障后及時(shí)確定及切斷線(xiàn)路故障則顯得尤為重要。本論文主要是利用。主要是運(yùn)用零序電流、零序功率以及5次諧波來(lái)進(jìn)行判斷和選擇。種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及使用場(chǎng)合。為單相接地故障。為確保配電系統(tǒng)安全運(yùn)行，如何快速、準(zhǔn)確檢測(cè)并隔離故障線(xiàn)路成為。一個(gè)重要研究課題。電力系統(tǒng)運(yùn)行中，電能由發(fā)電廠(chǎng)發(fā)出后通過(guò)各級(jí)變電所經(jīng)高壓輸電。網(wǎng)送到用戶(hù)側(cè)，經(jīng)配電網(wǎng)供給用戶(hù)。一般來(lái)說(shuō)，110kV及以上電壓等級(jí)網(wǎng)絡(luò)屬輸電網(wǎng)，

　　

【正文】 電容與系統(tǒng)總分布電容相差不大 )或經(jīng)高阻接地時(shí)，可能發(fā)生誤判，而且無(wú)法檢測(cè)母線(xiàn)故障。特別對(duì)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)，由于消弧線(xiàn)圈的補(bǔ)償故障線(xiàn)路零序電流很小，用該方法根本無(wú)法選線(xiàn)。 文獻(xiàn) [7]針對(duì)經(jīng)過(guò)消弧線(xiàn)圈補(bǔ)償后接地殘流過(guò)小、難以準(zhǔn)確選線(xiàn)的問(wèn)題提出了零序電流比值選線(xiàn)方法。根據(jù)消弧線(xiàn)圈容量變化前后零序電流比值變化趨勢(shì)不同確定接地故障線(xiàn)路。該方法 不需延緩切除阻尼電阻，響應(yīng)速度快、算法簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易。 5． 2 零序電流 相位 比較法 NUS中故障線(xiàn)路與非故障線(xiàn)路的零序電流分別為從線(xiàn)路流向母線(xiàn)和從母線(xiàn)流向線(xiàn)路，所以只要比較零序電流方向就可找出故障線(xiàn)路。此法在故障點(diǎn)離互感器較遠(yuǎn)且線(xiàn)路很短時(shí)，零序電壓、電流均較小，會(huì)產(chǎn)生“時(shí)針效應(yīng)”，相位判斷困難。且受 CT不平衡電流、過(guò)渡電阻大小、繼電器工作電壓死區(qū)及系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，易誤判，并對(duì) NES失效。 5． 3 零序功率比較法 該方法使用在自動(dòng)跟蹤消弧電抗器的小電流接地系統(tǒng)中，利用消弧線(xiàn)圈串聯(lián)非線(xiàn)性電阻的特點(diǎn)，在發(fā)生接地故障 后、非線(xiàn)性電阻被短接前，非故障線(xiàn)路不與消弧線(xiàn)圈構(gòu)成 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 31 頁(yè) 共 36 頁(yè) 低阻抗回路，零序電流為本身接地電容電流。故障線(xiàn)路經(jīng)接地點(diǎn)與消弧線(xiàn)圈構(gòu)成低阻抗回路，零序電流為所有非故障線(xiàn)路電容電流及 LR串聯(lián)支路電流向量之和，故障線(xiàn)路有功電流明顯大于非故障線(xiàn)路，通過(guò)檢測(cè)各線(xiàn)路零序電流有功分量大小就可確定故障線(xiàn)路。該方法零序電流中有功分量較小，不利于選線(xiàn)，仍存在 TA不平衡電流的影響。 該方法適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，判別依據(jù)是故障線(xiàn)路零序電流無(wú)功分量落后于零序電壓 90。，而非故障線(xiàn)路零序電流無(wú)功分量超前于零序電壓 90。 ，無(wú)功功率 0(取無(wú)功功率 由母線(xiàn)流向線(xiàn)路為正方向 )的線(xiàn)路為故障母線(xiàn)。但該方法受過(guò)渡電阻影響比較大，在過(guò)渡電阻較大時(shí)檢測(cè)零序電壓非常困難。該方法根據(jù)各條出線(xiàn)電氣量來(lái)區(qū)分故障線(xiàn)路和健全線(xiàn)路，具有自舉特點(diǎn)。但在零序電流較小時(shí)容易誤判，不適用于諧振接地系統(tǒng)。 5． 4 5 次諧波比較法 由于諧波電流方向原理所使用的高次諧波分量較小，易受干擾，實(shí)際運(yùn)行中多使用五次諧波分量法。從過(guò)渡電阻的非線(xiàn)性可知故障點(diǎn)本身就是一個(gè)諧波源（金屬性接地是經(jīng)電阻接地發(fā)展而來(lái)的），且以基波和奇次諧波為主，根據(jù)諧波在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的分布和保護(hù)的要求，使用五次諧波分量為宜。 NES 中的消 弧線(xiàn)圈是按照基波整定的，即有 ω L=ω C和 5ω L1/5ω C，可忽略消弧線(xiàn)圈對(duì)五次諧波產(chǎn)生的補(bǔ)償效果，知零序電流五次諧波分量在 NES 中有著與 NUS 中零序電流基波相同的特點(diǎn)，再利用前述原理（如群體比幅、比相法等），即可解決 NES 的選線(xiàn)問(wèn)題。但負(fù)荷中的五次諧波源、 CT不平衡電流和過(guò)渡電阻大小，均會(huì)影響選線(xiàn)精度。 5次諧波電流大小隨運(yùn)行方式的變化而變化，而且故障電流中 5次諧波含量較小 (小于故障電流的 10％ )，受 TA 不平衡電流和過(guò)渡電阻的影響，保護(hù)裝置難以整定。有些用戶(hù)存在諧波，使故障線(xiàn)路和非故障線(xiàn)路都向系統(tǒng)送出諧 波電流，故障線(xiàn)路和非故障線(xiàn)路的 5 次諧波方向可能相同，故障線(xiàn)路中 5次諧波電流不一定總是最大，相位關(guān)系也不一定成立，無(wú)法區(qū)分故障線(xiàn)路和非故障線(xiàn)路。當(dāng)線(xiàn)路較少或線(xiàn)路較短時(shí)，單相接地故障線(xiàn)路 5 次諧波零序電流較小，方向也難判別。由于有的系統(tǒng)中 5 次諧波含量很小，加之TA、 TV 等對(duì) 5次諧波造成的附加相移，給選線(xiàn)帶來(lái)很大困難。 5． 5 四種選線(xiàn)方法的適用性比較 每一種選線(xiàn)方法都有一定的適用范圍，通過(guò)對(duì)幾種常用選線(xiàn)方法的仿真研究，可以得出以下結(jié)論： 零序電流比幅法：零序電流比幅法概念清楚、原理簡(jiǎn)單，但受線(xiàn)路長(zhǎng)度、線(xiàn)路回路 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 32 頁(yè) 共 36 頁(yè) 數(shù) 的影響較大，同時(shí)受接地弧光電阻的影響較大．相同條件下，對(duì)金屬性單相接地故障，系統(tǒng)回路數(shù)較多的電纜線(xiàn)路，本方法選線(xiàn)效果較好．由于弧光接地電阻的存在及變化，使零序電流變小，實(shí)際應(yīng)用中受外界影響較大．在實(shí)際應(yīng)用中，由于零序電流互感器誤差的影響，使故障線(xiàn)路和非故障線(xiàn)路的零序電流相差不大，該方法極容易發(fā)生誤判或漏判，不能保證長(zhǎng)期有效．因而該方法對(duì)電流互感器的性能一致性要求較高．由于消弧線(xiàn)圈電感電流的補(bǔ)償作用，零序電流比幅法不適合于經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)．由于高阻的存在降低了零序電流，零序電流比幅法同樣不適合于高阻接地系統(tǒng) ． 零序電流相對(duì)相位法： 利用故障線(xiàn)路零序電流與非故障線(xiàn)路零序電容電流流動(dòng)方向相反特點(diǎn)找出故障線(xiàn)路。但該方法在線(xiàn)路較短、零序電流值較小時(shí)受“時(shí)鐘效應(yīng)”影響相位判斷困難，易受過(guò)渡電阻和不平衡電流影響，不適用于經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)。且受TA不平衡電流、過(guò)渡電阻大小、繼電器工作電壓死區(qū)及系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，易誤判，并對(duì) NES失效。 零序功率方向法：?jiǎn)渭儚臄?shù)值上看該法優(yōu)越于零序電流比幅法，但是一個(gè)較小的外界干擾信號(hào)導(dǎo)致的零序功率也較大，引起誤判．另一方面，實(shí)際應(yīng)用中零序功率的檢測(cè)要難于零序電流檢測(cè)．因此該方法的局限性與 使用環(huán)境同比幅法基本一樣． 五次諧波法：五次諧波法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以用于經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的系統(tǒng)中，這是它區(qū)別于上面兩種方法的最大特點(diǎn)，但對(duì)檢測(cè)設(shè)備的快速性、靈敏性等要求較高．不能用于干擾嚴(yán)重的系統(tǒng)中，當(dāng)過(guò)渡電阻較大時(shí)，零序電流很小，許多基于穩(wěn)態(tài)量的選線(xiàn)法就失效． 5． 6 尚需解決的問(wèn)題 我國(guó)現(xiàn)有的選線(xiàn)裝置在理論上多采用零序電流高次（以五次為主）諧波原理來(lái)實(shí)現(xiàn)故障選線(xiàn)，首半波法，有功分量法及其它選線(xiàn)手段均有使用。但是，由于裝置要使用的諧波分量在信號(hào)中所占比例較小，難于分離和提取，及負(fù)荷的諧波干擾，使基于諧波原理 的裝置在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)誤判。首半波原理的前提假設(shè)是發(fā)生故障時(shí)相電壓在最大值附近，但實(shí)際運(yùn)行中，故障時(shí)的相電壓有可能出現(xiàn)在零附近，這使該方法的應(yīng)用受到很大限制。其余多數(shù)選線(xiàn)方法都是基于故障后的穩(wěn)態(tài)信號(hào)進(jìn)行分析，但 NUGS穩(wěn)態(tài)時(shí)的接地電流很小，使基于幅值比較的保護(hù)選線(xiàn)精度降低，基于相位比較的保護(hù)因“時(shí)針效應(yīng)”而誤選。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 33 頁(yè) 共 36 頁(yè) 結(jié) 論 小電流接地系統(tǒng)單相故障時(shí)多年來(lái)一直未能很好解決的一個(gè)難題。 零序電流的出現(xiàn)會(huì)增加電流在傳輸過(guò)程中的損耗和系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。 本論文主要是利用零序電流及其相關(guān)量來(lái)進(jìn)行故障選線(xiàn)。而目前，在 我國(guó)，通過(guò)獲得零序電流情況下的選線(xiàn)也是比較完善和成熟的。 當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障線(xiàn)路和非故障線(xiàn)路的零序電流存在明顯差別，通過(guò)對(duì)零序電流 5 次諧波進(jìn)行分析，利用 MATLAB 自帶的傅里葉分析器對(duì)零序電流進(jìn)行分析，比較各線(xiàn)路 5次諧波幅值大小，比較之下，幅值最大的，即為故障線(xiàn)路。通過(guò)仿真可得，影響零序電流波形的因素包括：接地方式、故障位置、故障初始角、負(fù)載等，通過(guò)仿真可得該判據(jù)有比較好的抗干擾能力，能正確的選出故障線(xiàn)路。 本文對(duì)配電網(wǎng)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地方式進(jìn)行了仿真比較。 Matlab 仿真平臺(tái)的出現(xiàn) ，使電力系統(tǒng)工程師從繁瑣的建模、編程中解放出來(lái)，其概念清晰，操作簡(jiǎn)單，有廣闊的應(yīng)用拓展空間。通過(guò)對(duì)小電流接地系統(tǒng)的數(shù)值仿真研究，可以克服理論分析上的抽象性，幫助電力系統(tǒng)分析應(yīng)用人員形象直觀(guān)地理解系統(tǒng)的運(yùn)行特性。 通過(guò)建立了一個(gè)三回路的小電流接地系統(tǒng)仿真模型，對(duì)零序電流比幅法、 零序電流相位法、 零序功率方向法和五次諧波法，四種基本選線(xiàn)方法進(jìn)行了仿真．從仿真結(jié)果可知，配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、線(xiàn)路對(duì)地電容等因素的不斷變化，使在自動(dòng)選線(xiàn)裝置中單純應(yīng)用一種選線(xiàn)方法，選線(xiàn)的成功率是較低的．只有準(zhǔn)確區(qū)分各種選線(xiàn)方法的作用域，發(fā)揮各種選線(xiàn)方法的互補(bǔ)性，才能提高選線(xiàn)的準(zhǔn)確率 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 34 頁(yè) 共 36 頁(yè) 致 謝 論文的完成，我的心情是激動(dòng)的。這篇論文可以說(shuō)是大四最后一個(gè)學(xué)期以來(lái)，學(xué)習(xí)和研究成果的總結(jié)。腦海里浮現(xiàn)出許多幫助過(guò)我的老師和朋友，在這里，要向他們表達(dá)最中心的感謝。 首先，要感謝我的指導(dǎo)老師都洪基副教授。當(dāng)我們這批同學(xué)開(kāi)始涉足畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，都是一片的迷茫。外加 剛考完研的我們，多少?gòu)男睦砩隙加兴潘?。是都老師教?dǎo)我不可以松懈，同時(shí)通過(guò)一次次的交流不斷打開(kāi)和修正我的思路，最終明確了選題的方向。在寫(xiě)論文的過(guò)程中，無(wú)論從課題的確定，進(jìn)度的把握，還是論文完成 后的修改，都老師都給予了無(wú)私的指導(dǎo)、鼓勵(lì)和支持。從老師身上，我深深感受到了不斷追求創(chuàng)新的精神；嚴(yán)謹(jǐn)求是的治學(xué)態(tài)度，誨人不倦的高尚品格以及忠厚長(zhǎng)者般得關(guān)愛(ài)精神。 還要感謝張俊芳老師，雖然她不是我的指導(dǎo)老師，但是當(dāng)我因?yàn)?Matlab 以及相關(guān)資料搜集匱乏時(shí)，張老師都給了我很大的支持。在了解到學(xué)校搜集資料有困難時(shí)，她主動(dòng)給我介紹了高年級(jí)的學(xué)長(zhǎng)，從那兒我找到了相關(guān)的信息資料。 同學(xué)中，最要感謝的是郝越、蔡維維學(xué)姐和劉明學(xué)長(zhǎng)。在剛剛開(kāi)始涉足如何研究的時(shí)候，蔡學(xué)姐就很關(guān)心我的進(jìn)度和情況，并時(shí)常和我聯(lián)系有無(wú)困難。在通過(guò)和他 討論以后，許多細(xì)節(jié)的問(wèn)題都迎刃而解。在我 MATLAB 的仿真出現(xiàn)問(wèn)題后，郝越同學(xué)耐心地幫我調(diào)試，調(diào)整線(xiàn)路參數(shù)的情況。劉明學(xué)長(zhǎng)也是通過(guò)各種途徑幫我搜集資料，給我軟件問(wèn)題上的答疑解惑。正事因?yàn)橛兴麄?，我的論文才能夠順利完成? 最后，我要感謝我的父母，感謝他們一直以來(lái)對(duì)我的支持，鼓勵(lì)和肯定 謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給所有關(guān)心支持和幫助我的老師，親人，朋友們。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 35 頁(yè) 共 36 頁(yè) 參 考 文 獻(xiàn) [1] 賀家李 ,宋從矩 .電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理 [M].北京 :中國(guó)電力出版社 ,2020. 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