【正文】 前者為正，后者為負(fù)。通過比較線路暫態(tài)能量的大小和符號選出故障線路。由于零序能量函數(shù)中同時(shí)存在電感能量和電容能量，并且電感和電容之間存在能量交換，系統(tǒng)的能量不會釋放完，這對選線有利。但是在相電壓過零點(diǎn)附近發(fā)生故障或過渡電阻較大時(shí),暫態(tài)過程較為微弱，暫態(tài)分量不足，選線失效。 基于最△()大法原理所有線路故障前、后的零序電流都投影到 I0f(故障線路零序電流)的理論方向上。然后計(jì)算出各線路故障前、后的投影之差△I0k，找出差值最大的△I0k，即最大的 △()。若 △I0k 0，則線路 k 為故障線路，否則為母線故障。該方法的本質(zhì)是尋求最大無功功率突變量的代數(shù)值，從理論上基本消除了 CT 不平衡電流的影響，但存在兩個(gè)問題：首先，計(jì)算過程中需取一個(gè)參考信號，若該信號出問題，將造成該方法失效；其次，該方法在計(jì)算過程中需求出有關(guān)相量的相位關(guān)系，計(jì)算量太大。 小波分析法[11][20]單相接地時(shí)，故障電壓和電流的暫態(tài)過程持續(xù)時(shí)間短，并且含有豐富的特征量，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。小波分析可以對信號進(jìn)行精確分析，特別是對暫態(tài)突變信號和微弱信號的變化較靈敏，能可靠地提取出故障特征。根據(jù)故障線路上暫態(tài)零序電流特征分量的幅值大于非故障線路，且特征分量的相位也與非故障線路相反的特點(diǎn)可構(gòu)成選線判據(jù)。但電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行是復(fù)雜多變的，需綜合分析母線零序電壓和各出線零序電流的小波變換系數(shù)，才有助于對故障線路的準(zhǔn)確選線判斷。 人工智能法比較常見的是人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，當(dāng)發(fā)生單相接地故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)電氣特征量如零序電壓、各條線路零序電流、零序功率的有功分量和無功分量等與發(fā)生接地故障的線路（或母線）存在著高度非線性的映射關(guān)系。把故障時(shí)的電氣特征量看成是某類故障的一種模式，利用收集的各類故障模式訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使其逼近故障模式所包含的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)小電流接地系統(tǒng)的接地選線。 各種測距原理的分析[10][18][19]小電流接地系統(tǒng)故障測距問題，國內(nèi)外研究相對較少?；趯€路模型，被測電量和測量手段的不同考慮，測距方法可概括為三類：基于穩(wěn)態(tài)零序分量的測距方法，基于故障電流暫態(tài)分量的測距方法和基于外加信號測距方法。 基于穩(wěn)態(tài)零序分量的測距方法穩(wěn)態(tài)零序分量法的基本思想是根據(jù)故障線路首端測出的零序電流電壓，提取其故障中所包含的故障位置信息從而實(shí)現(xiàn)測距。阻抗法的故障測距原理是假定線路為均勻線路，在不同的故障類型條件下計(jì)算出的故障回路阻抗或電抗與故障線路首端到故障點(diǎn)的距離成正比，從而通過計(jì)算故障時(shí)的阻抗或電抗值除以線路的單位阻抗或電抗值即得到故障距離。由于故障電流較小，該方法的測距誤差較大，而且易受線路投入總長度、負(fù)荷電流、傳感器不平衡的影響。從分析中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)故障前后各線路測量參數(shù)的思路出發(fā)，給出幾種能夠獲得線路實(shí)際零序?qū)Ъ{的方法，通過記憶故障前各線路實(shí)際零序?qū)Ъ{，推出故障點(diǎn)的計(jì)算公式，對故障予以定位。該方法通過記憶故障前測定的各線路零序?qū)Ъ{，可以計(jì)算故障點(diǎn)的距離而找出故障點(diǎn)的位置。但是受到互感器精度等的影響，該算法的精度不高。利用高頻暫態(tài)電流電壓的行波在線路中的傳播速度或在故障后用脈沖頻率雷達(dá)系統(tǒng)來間接判斷故障點(diǎn)的距離。行波測距法的研究始于60年代。由于線路波阻抗的不連續(xù)，行波在測量母線和故障點(diǎn)之間發(fā)生反射。通過測定初始行波和其在故障點(diǎn)的反射波到達(dá)測量母線的時(shí)間差來進(jìn)行故障測距。行波測距法不受過渡電阻的影響，有較高的測距精度。但是，如何捕捉到行波波頭以及怎樣在裝置中實(shí)現(xiàn)是行波測距方法需要迫切解決的問題。用小波分析方法，從故障暫態(tài)信息中提取特征分量，然后利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)故障特征分量和故障點(diǎn)位置之間的映射，從而實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn)的測距。該方法受運(yùn)行參數(shù)如負(fù)荷大小、故障初始角、投入線路總長度以及消弧線圈的補(bǔ)償度的影響較小，精度較高。小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對故障后暫態(tài)高頻信息的提取和應(yīng)用，反應(yīng)了故障點(diǎn)及系統(tǒng)對地電容電流的充放過程，因而可以很好地解析故障特征分量與故障位置之間的關(guān)系。但是該方法的精度和現(xiàn)場可行性還需進(jìn)一步檢驗(yàn)。 基于外加信號的傳遞函數(shù)測距方法當(dāng)小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，可以采用向線路注入高頻信號獲得故障信息，從而求出線路加信端的模量分解中的地模量電流與電壓之比值構(gòu)造傳遞函數(shù)的辦法，進(jìn)行數(shù)字信號處理，可以獲得故障的位置信息，實(shí)現(xiàn)測距。但是，該方法基本是是基于實(shí)驗(yàn)室的分析，而且受到實(shí)驗(yàn)室條件的限制，采用的是π型等值鏈型電路，存在局限性。 行波測距方法介紹[6][12][22]行波法利用的原理是當(dāng)輸電線路發(fā)生故障時(shí)，將會產(chǎn)生向線路兩端以接近光速傳播的電流和電壓行波。通過分析故障行波包含的故障點(diǎn)信息，就可以計(jì)算出故障發(fā)生的位置。行波法不受故障類型和過渡電阻等影響，在理論上有其優(yōu)越性。根據(jù)使用行波量的不同，行波測距原理分為A型、B型和C型三種： A型原理A型原理利用故障發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的初始行波與該行波在故障點(diǎn)的反射波到達(dá)測量裝置的時(shí)間差來進(jìn)行故障測距。 這種方法原理簡單，所用裝置少，且不受過渡電阻及對端負(fù)荷阻抗的影響，理論上可以達(dá)到較高精度。常見的A型測距裝置為：脈沖電壓法和脈沖電流法。圖41 A型原理圖它首先利用直流高壓或脈沖高壓信號將電纜故障點(diǎn)擊穿，然后通過測定放電電壓脈沖在測量端與故障點(diǎn)之間往返一次的時(shí)間來定位。脈沖電壓法的優(yōu)點(diǎn)是不必將高阻與閃絡(luò)性故障燒穿，直接利用故障點(diǎn)擊穿產(chǎn)生的瞬時(shí)脈沖信號，測試速度快,但是其缺點(diǎn)是安全性差，儀器通過一個(gè)電容電阻分壓器測量電壓脈沖信號，儀器與高壓回路有電耦合，很容易發(fā)生高壓信號串入，造成儀器損壞；測距時(shí)，高壓電容對脈沖信號呈短路狀態(tài)，需要串一個(gè)電阻或電感以產(chǎn)生電壓信號，增加了接線的復(fù)雜性，且降低了電容放電時(shí)加在故障電纜上的電壓，使故障點(diǎn)不容易擊穿；在故障放電時(shí)，特別是進(jìn)行沖閃法測試時(shí)，分壓器耦合的電壓波形變化不尖銳，難以分辨。該方法以安全、可靠、接線簡單等優(yōu)點(diǎn)顯示了強(qiáng)大的生命力，它通過線性電流耦合器測量電纜擊穿時(shí)產(chǎn)生的電流脈沖信號進(jìn)行測距，實(shí)現(xiàn)了儀器與高壓回路的電耦合，避免了電容與電纜之間的串聯(lián)電阻和電感的影響，使測量線路變得簡單，且脈沖電流波形易于分辨。 B型原理圖42 B型原理圖B型原理利用故障發(fā)生時(shí)產(chǎn)生的初始行波分別到達(dá)線路兩端測量裝置的時(shí)間差來進(jìn)行故障測距。 其優(yōu)點(diǎn)是只需確定出第一個(gè)行波波頭到達(dá)電纜兩端的時(shí)間，而不受故障點(diǎn)反射波和透射波的影響。目前，出現(xiàn)的B型測距裝置有基于全球定位系統(tǒng)GPS的雙端故障測距法，該方法最早是由加拿大學(xué)者Sachdev和英國學(xué)者Agarwal于1998年提出的。我國學(xué)者武漢大學(xué)的陳允平、龔慶武和肖文峰于2004年提出該測距方法。 C型原理C型原理利用故障發(fā)生后，在線路一端施加一個(gè)高頻或者直流脈沖，根據(jù)這個(gè)脈沖在故障點(diǎn)和測量裝置之間往返的時(shí)間差來進(jìn)行故障測距。基本原理是：首先向故障電纜首端注入脈沖電壓信號，通過測量入射電壓行波和反射電壓行波的時(shí)間差來進(jìn)行測距此方法簡單、直觀、不需要知道電纜的原始參數(shù)，根據(jù)脈沖反射波就可識別出電纜接頭與分支點(diǎn)的位置。該方法主要適用于低阻和斷路故障測距，不適用于高阻與閃絡(luò)性故障?；驹硎牵菏紫壤脹_擊高壓或直流高壓擊穿故障點(diǎn)，在閃絡(luò)維持低阻狀態(tài)時(shí)間內(nèi)發(fā)射一個(gè)低壓脈沖，此脈沖在故障點(diǎn)閃絡(luò)處發(fā)生短路反射，并記憶于儀器中，電弧熄滅后，再發(fā)射一個(gè)測量脈沖，該脈沖信號通過故障點(diǎn)直達(dá)電纜末端并發(fā)生開路反射，然后比較兩次低壓脈沖波形就可以判斷出故障點(diǎn)的位置。此方法測量精度高、低壓脈沖寬度可調(diào)、可以避免故障點(diǎn)閃絡(luò)時(shí)引起的強(qiáng)烈的電磁干擾。但此法缺點(diǎn)是儀器較多，另外要把故障點(diǎn)電阻降到很低，當(dāng)故障點(diǎn)絕緣受潮嚴(yán)重時(shí)，故障點(diǎn)擊穿時(shí)間較長，測試時(shí)間相應(yīng)增加。由于故障點(diǎn)維持低阻的時(shí)間不確定，因此施加二次低壓脈沖的控制有一定的難度，測試成功率不高。 行波測距原理特點(diǎn)[8]A型和C型為單端測距，B型為雙端測距，需要兩端通信，對于永久性故障，以上三種方法都有很好的適用性，而對于瞬時(shí)故障，A和B型方法可以比較準(zhǔn)確地工作。綜上所述，A、B、C型行波測距法都是根據(jù)故障暫態(tài)行波在線路中傳播的時(shí)間來確定故障點(diǎn)的位置，但各有利弊。行波測距原理簡單，不易受系統(tǒng)運(yùn)行方法、過渡電阻、T形接線、線路分布電容的影響，定位精度高[6]。20世紀(jì)60年代后，隨著輸電線路行波傳輸理論研究的深入，人們在相模變換、參數(shù)頻變和暫態(tài)數(shù)值計(jì)算等方而做了大量工作，進(jìn)一步加深了對行波法測距及諸多相關(guān)因素的認(rèn)識；80年代，國內(nèi)外在早期A型行波故障測距原理的基礎(chǔ)上，提出了集保護(hù)和測距為一體的行波距離保護(hù)原理，這標(biāo)志著現(xiàn)代行波故障測距技術(shù)的誕生；90年代初，我國提出了利用電流暫態(tài)分量的行波故障測距技術(shù)，從而推動了現(xiàn)代行波故障測距技術(shù)的商業(yè)化發(fā)展。1993年國外加拿大采用電壓行波定位方式，在 Hydro的500kV輸電網(wǎng)14個(gè)變電站安裝，每個(gè)變電站只需安裝一套行波定位裝置，就能準(zhǔn)確檢測5300公里線路上的各種故障。在國內(nèi)，西安交通大學(xué)葛耀中教授、董新洲等最早提出了將小波變換應(yīng)用于行波法的故障定位中，并與山東科匯電氣公司合作研制成了行波定位裝置。結(jié)論結(jié)論單相接地故障情況復(fù)雜，所提出的各種選線方法都有各自的局限性，在實(shí)際運(yùn)行中的選線結(jié)果并不能令人滿意，導(dǎo)致接地故障選線是長期困擾實(shí)際運(yùn)行的一個(gè)技術(shù)難題。這是由小電流接地系統(tǒng)自身的特殊性所決定的：，在系統(tǒng)和各條線路中流通的零序電流僅僅是對地電容電流，幅值較小，故障前后的變化量非常微弱，給信號的檢測和選線判斷造成困難。，使得正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)中存在著不平衡的零序電流，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確捕捉到接地零序電流的幅值和極性，給故障信息的提取造成困難。綜上分析，利用傳統(tǒng)的工頻量來判斷接地故障線路存在一定的困難。以行波理論為基礎(chǔ)研究小電流系統(tǒng)單相接地暫態(tài)故障特征，同時(shí)應(yīng)用小波變換來提取行波故障特征來構(gòu)造選線判據(jù)，開辟接地選線新思路。小電流接地系統(tǒng)的故障測距一直沒有得到很好地解決，現(xiàn)有的故障測距理論研究較少，真正用于現(xiàn)場實(shí)際測距裝置更是少見[6]。由于系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)的故障特征不明顯且故障電流小[9]，所以沿用常規(guī)高壓輸電線路的故障定位方法、利用單相接地時(shí)的穩(wěn)態(tài)分量實(shí)現(xiàn)故障測距的方法必然存在一定的弊端，提高利用故障暫態(tài)分量即行波理論實(shí)現(xiàn)測距成為趨勢。目前行波測距方法多數(shù)還停留在理論研究的階段，其實(shí)用性還有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。這同配電網(wǎng)自動化的水平不相適應(yīng)，很有必要對此進(jìn)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)，研究高性能的行波測距方法是必然的。南京工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)參考文獻(xiàn)[1] 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Oleskoviczb, . Couryb, A hybrid fault locator for threeterminal lines based on wavelet transforms [J] Electric Power Systems Research 78 (2008) 1980–1988致謝致謝此次畢業(yè)設(shè)計(jì)始于三月中旬，結(jié)束于六月初，在這既充實(shí)又緊張的兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)之所以能夠順利的完成，除了自身認(rèn)真、努力外，最重要的是得到了各專業(yè)老師和同學(xué)給與我不倦的教誨和幫助。在此我衷心的感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)中一直指導(dǎo)和幫助我的老師和同學(xué)，特別是我的指導(dǎo)老師袁振海老師與季晨宇學(xué)姐，他們對我的教誨至今我還記憶猶新。此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)不止是一次簡簡單單設(shè)計(jì)而已，它綜合了我們大學(xué)四年來所學(xué)的知識，是對大學(xué)學(xué)習(xí)一次最終檢驗(yàn)。同時(shí)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也可以說是對未來工作學(xué)習(xí)的一次展望和預(yù)演，它提供了一次我們在大學(xué)期間難得實(shí)踐機(jī)會，是對我們學(xué)習(xí)的一次升華。學(xué)海無涯，我會積極總結(jié)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，我也會牢記老師們的教誨，把它作為我工作和學(xué)習(xí)的一筆寶貴財(cái)富，充實(shí)、豐富我的人生