【正文】 大 計(jì)算各條線路上的能量 是否有能量 值為負(fù)的線路 Y N 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 25 圖 34 選線流程圖 電流增量法 在單相永久接地故障的情況下，如果改變消弧線圈的失諧度（或限壓電阻的阻值），則只有故障線路中的零序電流（故障點(diǎn)的殘余電流）會(huì)隨之變化。因此，通過對(duì)各條出線在失諧度改變前后零序電流的變化進(jìn)行對(duì)比，變化最大的即為故障線路。該方法可以消除 TA 等帶來測(cè)量誤差的影響，可重復(fù)計(jì)算、重復(fù)判斷。和消弧線圈的自動(dòng)調(diào)節(jié)配合使用，對(duì)瞬間熄滅電弧和故障選線十分有利。該方法的靈敏度、可靠性都較高。目前，手動(dòng)調(diào)諧的消弧線圈已經(jīng)逐步被自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈所取代，自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)電容，正常情況下消弧線圈處于過補(bǔ)償 15％的狀態(tài)，發(fā)生接地后自動(dòng)調(diào)諧到全補(bǔ)償狀態(tài)，減小接地電流。電流增量法利用調(diào)諧前后的零序 電流折算到一個(gè)電壓，然后比較各條線路的零序電流變化量，變化量最大的就是故障線路，可以用式 (39)所示，其中， I ki 表示調(diào)諧前的零序電流幅值， I mi 表示調(diào)諧后的零序電流幅值。目前，自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈基本運(yùn)用這種技術(shù)。 ?Ii =?I mi I ki? If =max??Ii ? 選線流程圖如圖 35所示： 圖 35 選線流程圖 對(duì)比調(diào)諧前后的波形，可以發(fā)現(xiàn)故障線路的電流變化量最大。 在母線故障時(shí)，電流增量法能夠正確選線，且受過渡電阻影 響較小。 該方法同時(shí)還有的缺點(diǎn)是對(duì)不接地系統(tǒng)和消弧線圈不能自動(dòng)調(diào)節(jié)的系統(tǒng)不能適開始 Y N 顯示結(jié)果 線路 Lj故障 母線故障 ?I j?Ik+?Im 計(jì)算各線路的電流變化量絕對(duì)值，選出最大的三個(gè)， ?Ij、 ?I k、 ?I m i=1,2,… ,n (39) 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 26 用。 例如，某 10kV 中性點(diǎn)經(jīng)自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈接地系統(tǒng)，過補(bǔ)償 15％時(shí)的零序電流信號(hào)如圖 36所示。 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 3 0 2 0 1 00102030405060i/At/s故障線路 圖 36 過補(bǔ)償 15％時(shí)的零序電流 調(diào)諧到全補(bǔ)償狀態(tài)后，零序電流信號(hào)如圖 37 所示。 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 3 0 2 0 1 00102030405060t/si/A故障線路 圖 37 全補(bǔ)償時(shí)的零序電流 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 27 首半波法 首半波法的原理基于接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間這一假設(shè)。發(fā)生接地后的第一個(gè)半周周期，故障線路零序暫態(tài)電流與正常線路零序暫態(tài)電流極性相反。但故障發(fā)生在 相電壓過零值附近時(shí)，電流的暫態(tài)分量值較小，易引起極性誤判。 故障發(fā)生在相電壓最大值時(shí)的波形圖如圖 38 所示。0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 8 0 6 0 4 0 2 0020406080100120t/si/A故障線路 圖 38 線路零序電流 當(dāng)故障發(fā)生在相電壓過零值附近時(shí)，電流的暫態(tài)分量值較小，如果不采取有效方法，極易引起極性誤判。 零序電流圖 39如下： 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 8t/si/A故障線路 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 28 圖 39 首半波法零序電流 首半波法的選線流程圖如圖 310 所示 圖 310 選線流程圖 首半波法只能用于故障發(fā)生的相電壓最大值附近。 母線故障 當(dāng)母線故障時(shí)，波形如圖 311所示 : 開始 Y N 顯示結(jié)果 故障線路 母線故障 是否有與其它反相位的線路 計(jì)算各線路故障后半周期的電流幅值 I 和初始相角 ? 選出幅值三個(gè)最大值所在的線路 j、 k、 m并比較其相角 ?О 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 29 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 186420246t/si/A 圖 311 線路零序電流 母線故障時(shí)，應(yīng)用首半波法可以準(zhǔn)確選線。 小波法 小波法利用近年來新興的小波變換理論，提取故障暫態(tài)信號(hào)的特征量進(jìn)行故障選線。小波變換具有時(shí)頻聚焦特性，對(duì)于非平穩(wěn)信號(hào)具有比傅立葉變換更好的分析效果。選用合適的小波基對(duì)暫態(tài)零序電流的特征分量進(jìn)行小波變換后，得到故障線路上暫態(tài)零序電流特征分量的幅值高于非故障線路，且特征分量的極性也與非故障線路相反。小波法選線技術(shù)的難點(diǎn)在于小波基函數(shù)與小波分解尺度的選擇，另外，如果接地電阻過大或在相電壓過零值附近發(fā)生故障，暫態(tài)電流的高頻 分量過小，易發(fā)生誤選。 不利用零序分量的選線技術(shù) 除了利用零序分量的選線方法，很多專家提出了不利用零序分量的選線方法，包括拉線法、負(fù)序電流法、“ S”信號(hào)注入法和注入變頻信號(hào)法。 拉線法 拉線法即傳統(tǒng)采用無選擇性絕緣監(jiān)視裝置的方法，此種裝置僅利用當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)同一電壓等級(jí)的所有母線及出線上將出現(xiàn)相同的零序電壓，當(dāng)斷開某條線路時(shí)零序電壓消失，則表明接地故障發(fā)生在該線路上。這種方法雖然可以在較短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確的選出故障線路，但是造成了用戶不必要的停電損失，大大降低供電可靠性 指標(biāo)，同時(shí)也不利于人身、設(shè)備的安全。 負(fù)序電流法 由于變壓器電感的存在，使故障產(chǎn)生的絕大部分負(fù)序電流通過變壓器流過高壓系統(tǒng)，而健全線路的負(fù)序電流相比之下非常小，且相位相反。利用該特點(diǎn)可以選擇負(fù)序電流最大或超越預(yù)設(shè)門檻的線路為故障線路，也可以選擇相位相反的線路為故障線 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 30 路。其缺點(diǎn)使易受負(fù)荷、 CT 不平衡影響。單相接地后，故障點(diǎn)產(chǎn)生負(fù)序及零序電流，零序電流以所有線路為回路，而負(fù)序電流僅以故障線路為回路，因此提出了利用負(fù)序電流判斷故障線路。但是負(fù)序電流受負(fù)荷不平衡的影響很大，而配電網(wǎng)的不平衡通常很高，所以 負(fù)序電流法很容易發(fā)生誤判。目前，尚沒有利用負(fù)序電流選線的實(shí)際產(chǎn)品投入使用。 信號(hào)注入法 信號(hào)注入法突破了長期以來使用故障產(chǎn)生信號(hào)選線的框架，不利用故障產(chǎn)生的信號(hào)，而是向系統(tǒng)注入外部信號(hào)進(jìn)行選線。一般從電壓互感器二次側(cè)注入電流信號(hào)，其頻率取在各次諧波之間，從而保證不被工頻分量及高頻諧波分量干擾。注入電流信號(hào)沿接地線路的接地相流動(dòng)，并經(jīng)接地點(diǎn)入地，用信號(hào)探測(cè)裝置對(duì)每一條出線進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)到注入信號(hào)的線路即故障線路。該方法的最大優(yōu)點(diǎn)是適用于線路尚只安裝兩相電流互感器的系統(tǒng)，利用該方法的選線裝置已大 量投入運(yùn)行，但效果并不理想，這是因?yàn)樵摲椒ǖ娜秉c(diǎn)在于：（ 1）經(jīng)高阻接地時(shí)，注入信號(hào)微弱而不易檢測(cè)；（ 2）弧光接地時(shí)諧波含量豐富，注入信號(hào)極易受到干擾； (3) 電弧接地時(shí)含有豐富的諧波分量，不論注入信號(hào)取哪一頻帶，都有可能識(shí)別不出。 本章小結(jié) 通過上面的比較研究發(fā)現(xiàn)： 群體比幅比相法在過渡電阻較小的情況下，當(dāng)故障發(fā)生在相電壓最大值附近時(shí)可以正確選線。但是，當(dāng)線路較短或經(jīng)大電阻接地時(shí)，零序電流很小，此時(shí)零序電流的相位誤差很大，選線效果不是很好。 五次諧波法在過渡電阻較小、相電壓最大值時(shí)發(fā)生故 障可以正確選線，但是當(dāng)短線故障時(shí)，不能消除長線路的影響，選線效果較差，且當(dāng)系統(tǒng)受到噪聲干擾時(shí)，也沒有明顯的反相關(guān)系，不能正確選線。 能量函數(shù)法的選線效果較好，但是在相電壓過零時(shí)發(fā)生故障有一些干擾，而有功分量法由于在零序電流中的有功分量不大，故選線效果也不是很好，零序?qū)Ъ{法也是這樣。 電流增量法短線故障時(shí)，長線路的影響不是很大，但是電流增量法在過渡電阻較大的情況下不能正確選線。 首半波法在故障發(fā)生在相電壓最大值附近時(shí)能正確選線，而在相電壓過零點(diǎn)附近時(shí)不能正確選線；短線路故障時(shí)，長線路的影響不大。 小波法如果在接地電阻過大或在相電壓過零值附近發(fā)生故障，易發(fā)生誤選。 拉線法雖然可以在較短的時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確的選出故障線路，但是造成了用戶不必要的停電損失，在對(duì)電能質(zhì)量要求越來越高的今天是不可取的。另外，拉線法也不利 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 31 用人身、設(shè)備的安全。 負(fù)序電流法受負(fù)荷不平衡的影響很大，而配電網(wǎng)的不平衡通常很高，所以很容易發(fā)生誤選。 信號(hào)注入法經(jīng)高阻接地時(shí)，注入信號(hào)微弱而不易檢測(cè)；弧光接地時(shí)諧波含量豐富，注入信號(hào)極易受到干擾；電弧接地時(shí)含有豐富的諧波分量，不論注入信號(hào)取哪一頻帶，都有可能識(shí)別不出。 綜上所述，單相接 地故障情況復(fù)雜，每一種選線技術(shù)又有各自的應(yīng)用條件，不能適用于所有的故障情況。如何根據(jù)故障信號(hào)特點(diǎn)選擇選線技術(shù)，并將多種技術(shù)合理的融合，發(fā)揮各種選線技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從而提高選線準(zhǔn)確性，是小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線的發(fā)展方向。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 32 第四章 .ZXJII 綜合故障診斷及錄波裝置 概述 上海藍(lán)瑞電氣有限公司依托上海交通大學(xué)電力電子研發(fā)中心聯(lián)合上海電力公司經(jīng)過多年的研究，并且通過模擬電網(wǎng)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，研制出了最新一代產(chǎn)品： ZXJII 綜合故障診斷及錄波裝置。 ZXJII 綜合故障診斷及錄波裝置應(yīng)用 高端 32 位 600MHz DSP（數(shù)字信號(hào)處理）技術(shù)及雙 CPU 的硬件設(shè)計(jì)，對(duì)故障前后的波形進(jìn)行長周期，高精度錄波，采用基于故障過程分析的辨識(shí)方法實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的故障辨識(shí)及單相接地選線，對(duì)中壓電網(wǎng)的供電安全可靠意義重大。 該系統(tǒng)將采用了與傳統(tǒng)小電流選線設(shè)備完全不同的體系結(jié)構(gòu)和診斷算法，立足于完整捕獲故障信息、實(shí)現(xiàn)對(duì)故障過程進(jìn)行綜合分析，準(zhǔn)確辨識(shí)零序故障類型（鐵磁諧振、串聯(lián)諧振、傳遞過電壓、 PT 故障、母線故障、單相接地、虛幻接地等）、消弧線圈動(dòng)態(tài)特性監(jiān)視和單相接地故障選線等功能。 ZXJII 綜合故 障診斷及錄波裝置采用了如下創(chuàng)新和診斷方法 （ 1）裝置輸入電流、電壓信號(hào)通道的采樣率高達(dá) （是其他廠家的 34 倍），實(shí)時(shí)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行錄波，一直保存最近 1500 周波數(shù)據(jù)； （ 2）對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，一旦有暫態(tài)出現(xiàn)，則將該暫態(tài)過程前后的波形截取下來（所有信號(hào)），進(jìn)行在線分析，同時(shí)將該過程記錄并存入硬盤 （ 3）通過對(duì)比各零序信號(hào)的一致性來判斷是否是 PT 或 CT 故障。 （ 4）對(duì)信號(hào)發(fā)展過程進(jìn)行搜索，將故障過程分解為多個(gè)由單一電網(wǎng)參數(shù)突變導(dǎo)致的子過程。 （ 5）對(duì)每個(gè)子 過程進(jìn)行頻域分析，判斷故障類型； （ 6）選線原理是：通過對(duì)信號(hào)時(shí)域、頻域的全面搜索，得到此次故障的最強(qiáng)特征域。然后進(jìn)行縱向比較（所有信號(hào)最強(qiáng)特征域之間比較）和橫向比較（最強(qiáng)特征域與其他域之間進(jìn)行諧波、幅值、相位的比較）； （ 7）可以通過后臺(tái)錄波數(shù)據(jù)離線分析軟件對(duì)錄波數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過錄波數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)現(xiàn)信號(hào)接錯(cuò)、接反的情況，并可以動(dòng)態(tài)監(jiān)視消弧線圈運(yùn)行狀態(tài)； 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 33 ZXJII 綜合故障診斷及錄波裝置特點(diǎn) （ 1）裝置功能 錄波及波形分析功能 A、 裝置可對(duì)造成零序電壓升高 的各類故障進(jìn)行錄波，包括瞬時(shí)性故障。 B、 錄波信號(hào)包括各相對(duì)地電壓、零序電壓和各支路零序電流信號(hào)。 C、 每路信號(hào)錄波采樣率為 。 D、 應(yīng)錄取故障發(fā)生前后 500 個(gè)周波和故障消失前后 40 個(gè)周波的波形數(shù)據(jù)。 E、 裝置應(yīng)能記錄 10000 次以上的錄波數(shù)據(jù)，并能方便的查詢并顯示錄波波形。同一次故障不同信號(hào)的錄波數(shù)據(jù)可以同屏以不同顏色顯示，便于比較分析。 F、 錄波數(shù)據(jù)可以方面導(dǎo)出，并配有后臺(tái)分析軟件，該軟件具有優(yōu)良的可視化人機(jī)交互界面，可以方便地分析錄 波數(shù)據(jù)、顯示和比較錄波波形、為現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員進(jìn)行事后電網(wǎng)事故分析提供依據(jù)和分析工具。 G、 可