【導讀】有供電可靠性高的優(yōu)點。但發(fā)生單相接地故障后，由于故障電流微弱、電。本論文重點研究配電網單相接地故障選線及故障定位問題。性，時而程感性，其特性受系統(tǒng)出線數(shù)、各線路長度等因素的影響較大，此時故障線路零序電流與所有非故障線路零序電流關系較為復雜。通過分析多種選線方法的優(yōu)缺點，本文最終選擇了信號注入法。討論了注入信號的探測方法，提出用零序電流互感器探測注入信號的。的相位特征，指出注入信號電流的相位特征只能作為選線的輔助判據(jù)。

　　

【正文】 入信號的頻率的選擇必須有利于躲過工頻及其各次諧波的干擾，從檢測注入信號的角度考慮，與工頻之比盡可能大，這樣受基波影響較小，注入信號易于檢測；為減小系統(tǒng)分布電容的 影響，注入信號的頻率亦不能太高。 根據(jù)上述原則，信號源的頻率必須與電力系統(tǒng)的固有頻率完全不同，上面介紹的兩種注入信號加入到故障系統(tǒng)的方式采用了不同的信號頻率。 從 PT 故障相注入信號的方式，將信號源頻率取在工頻 n 次諧波與n+1 次諧波之間 (n 為正整數(shù) )，稱為第一種信號源。理論上， n 可取任意值，實際上，若 n 取值較小，信號源頻率與工頻相近，不利于從較強的工頻故障電流中提取較弱的診斷信號電流。若 n 取值較大，一方面，系統(tǒng)分布電容容抗 錯誤 !未找到引用源。 ，由于信號頻率高而變小，分布電容對信號電流的分流增大，故障線路 上流動的信號電流就變小，不利于信號電流的檢測。另一方面，線路感抗 錯誤 !未找到引用源。 由于信號頻率高而增大，不能再忽略不計，也使故障線路上流動的信號電流變小，增加了注入信號的檢測難度。 從中性點注入信號的方式，將信號源頻率取為工頻 150 倍，稱為第二種信號源。由于多數(shù)非線性電力負荷產生奇次諧波電流，這些奇次諧波電流也在故障線路中流動，為便于提取注入電流，所以信號源頻率取工頻偶次諧波。信號源可近似看作一理想電流源，也就相當于開路；從信號源角度看，故障回路呈低阻抗回路如圖 63(c)；即信號源向一低阻回路提 供電流，該電流從變電站沿故障線路到故障點經大地返回?？梢?，較低電壓的信號源就能向故障系統(tǒng)提供較大的零序電流，如對于低壓 400V 系統(tǒng)，不到 50V 的信號源電壓就能向系統(tǒng)提 15A 的零序電流，分布電容的影響可忽略。這種方式當不能忽略分布電容的影響時，由于信號源頻率較高，分布電容的分流將使故障線路上的診斷信號電流較小，有可能小到無法探測。所以該種信號源 635kV的中壓配電系統(tǒng)中不適用。 注入信號的探測 注入信號電流與故障電流相比小得多，同時故障線路中仍有負荷電流流通，注入信號電流與負荷電流相比也小得多。單相接地故 障電流和負荷電流均由工頻及其各次諧波構成。為此，必須采取適當?shù)拇胧┨綔y該信號，并使探測器對注入信號的頻率有非常高的靈敏度。注入信號可通過零序電流互感器測量，也可通過測量注入信號產生的磁場而得到。 23 根據(jù)電磁感應原理，導體中通過電流時，會在導體周圍產生磁場。因此，通過測量配電線路周圍的磁場可以檢測到注入信號。配電線路周圍的磁場比較復雜，有工頻電流產生的磁場，有注入信號電流產生的磁場，也有電臺等產生的高頻磁場。對工頻電流和注入信號電流來說，線路周圍的磁場是三相各自磁場的合成， 而不是真正獨立的零序 電流所產生。在線路下方測量注入信號產生的磁場得到的注入信號為零序量。設導線位置為（ d， h），測量點位置為 p(x， y)，導線產生的磁場為 錯誤 !未找到引用源。 (43) 式中， I 為導線的電流； 錯誤 !未找到引用源。 為導線到測量點的距離； 錯誤 !未找到引用源。 為自由空間的導磁率。 磁場 B(x， y)與 以導線為圓心 以 錯誤 !未找到引用源。 為 半徑的圓相切 。 將其分解為 水平分量 和垂直分量 錯誤 !未找到引用源。 、 錯誤 !未找到引用源。 ， 則 錯誤 !未找到引用源。 (44) 錯誤 !未找到引用源。 (45) 三相的合成磁場強度水平分量和垂直分量為 錯誤 !未找到引用源。 (46) 錯誤 !未 找到引用源。 (47) 當水平方向靠近線路時，可忽略垂直分量，則 p 點的合成磁場強度為 錯誤 !未找到引用源。 (48) 磁場法探測注入信號，是通過感應線圈在空間接收注入信號電流產生的磁場，接收到的是注入信號的零序量。該方法的優(yōu)點是不受現(xiàn)場是否安裝了零序電流互感器的限制。在我國，大多數(shù)的小電流接地系統(tǒng)僅裝兩相CT，使基于零序電流故障量的單相接地故障選線定位保護的應用受到限制。因此，用磁場探測法探測注入信號電流能應用于任何配電系統(tǒng)。磁場探測法在 TY 系列通用小電流接地系統(tǒng)單相接地選線與定位保護 中成功應用。但是通過天線接收該磁場信號，易受干擾，特別高頻信號和沖擊信號。 電流互感器探測法 使用特殊的 CT 對上面提到的第二種信號源注入的信號電流進行探測。所使用的特殊 CT 只對注入信號電流敏感，鐵芯的 BH 曲線具有很平坦的飽和特性。調節(jié) CT 的二次負荷，使鐵芯在工頻電流激勵時飽和，而在注入信號激勵時不飽和 。 CT 二次感應電勢為： 24 錯誤 !未找到引用源。 (49) 式中， f： 激勵信號電流的頻率； N: CT 二次線圈的匝數(shù)； S: 鐵芯截面積； 錯誤 !未找到引用源。 : 磁通密度的極值。這樣，具有 1050 倍工頻頻率的注入信號激勵下的二次感應電勢比工頻電 流激勵下的二次感應電勢大 10 倍以上，能有效地分離出注入信號。 對第一種信號源，其注入信號頻率不高，注入信號在故障一次系統(tǒng)中流通，注入信號電流也經過零序電流互感器 (CT) 的一次側而感應到零序 電流互感器的二次側， 通過配電系統(tǒng)使用的測量零序電流互感器也能探測到注入信號電流。 因此，本文提出通過配電系統(tǒng)使用的零序電流互感器探測注入信號的方法。由于零序電流互感器自身有抗沖擊的能力，用零序電流互感器探測注入信號比磁場法探測注入信號抗沖擊和高頻干擾能力都有所提高。 用零序電流互感器探測注入信號電流適用范圍有一 定的限制，因用零序電流互感器作傳感器，所以只有安裝了零序電流互感器或三相電流互感器的配電系統(tǒng)才能采用這種探測方法。在兩相電流互感器接線的小電流接地系統(tǒng)中只有加裝 B 相電流互感器才能適用。為彌補該缺點，采取兩種探測方法兼用。這樣，既提高了抗干擾能力、抗沖擊能力，又具有適應 性。 本章小結 注入信號法選線定位原理以及基于該原理的選線定位保護己成功應用并且取得了很好的效果，本章從注入信號電流法的提出入手，做了以下工作 : ，指出是注入信號的零序分量對故障檢測起作用 ，注入信號法實質上是單相接地故障時人為增加了零序電流。 。對注入信號的探測可以通過注入信號電流產生的磁場探測，本文提出也可以通過零序電流互感器探測。兩種探測各有優(yōu)缺點，可視現(xiàn)場具體情況選用。 。分析了過渡電阻、系統(tǒng)中性點接地方式、系統(tǒng)電壓等級等對故障線路中注入信號電流的影響，指出影響故障線路中注入信號電流的主要因素是過渡電阻和系統(tǒng)分布電容。 。由于故障線路和非故障線路中注入信號電流流通回路中的阻抗 不同，相位也不同。但受過渡電阻的影響，過渡電阻較小時，兩者的相位相反，過渡電阻大于一定值，該關系不再成立，可據(jù)此判斷系統(tǒng)是否發(fā)生高阻接地故障 .相位關系僅能作為故障 25 選線的輔助判據(jù)。 26 結論 配電網發(fā)生單相接地故障后可帶故障運行 12 個小時，在此階段內必須及時查找到故障線路上的故障點以防故障擴大。為了能更精確更迅速的查找到故障位置，本文提出了一個完整的故障定位方法 —— 基于直流注入法的單相接地故障診斷法。 基于注入法的單相接地故障診斷方法雖然在理論上能精確定位故障點，但是在工程應用時需要增加多個注入和檢測設備因而 增加了資金消耗，不能廣泛應用于配電網中。隨著各種電子設備小型化和智能化，注入設備和檢測設備也更易配備在各個等級變電站的變壓器進出線上，也更容易裝設在各級架空線路上，而且隨著無線通信技術的普及，信號傳遞也越來越方便，節(jié)省了人員沿線路檢測的時間，因此注入法在單相接地故障診斷方面將會漸漸普及，應用于各級配電網中。 27 致謝 本論文是在鄒文學老師的指導下擬訂方向，進而展開研究工作的結果。在我整個大學習期間，從課題研究方向的選擇、學習計劃的制定、課題的展開到論文框架的制定，鄒老師都給予了具體的指導和不倦的教誨，傾注 了大量的精力。恩師深厚的造詣、嚴謹?shù)闹螌W作風、 敏銳的捕捉問題的能力和堅持不懈的鉆研精神使我受益終生，在此致以深深的敬意和由衷的 謝意 !特別感謝王凱 、張齊隴、田萬松向學在學習上對我的幫助 !在此表示衷心的謝意 !感謝父母家人對我一如既往的支持，也是他們給了我最大的動力 ! 最后，再次對在我成長道路上給予關心、鼓勵和幫助的所有師長、家人、同學和朋友表示真摯的謝意 ! 28 參考文獻 [1] 要煥年 ,曹梅月 .電力系統(tǒng)諧振接地 [M].北京 :中國電力出版社 ,2021:120. 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