【正文】 本次數(shù)據(jù)分析范圍，是13年06月01日到13年10月28日。從波形中可明顯看出，通道四為接地支路。此外各支路上安裝零序電流互感器，并引出接線端子。在各段的中性點上安裝了一個消弧線圈，一段為L1，二段為L2，并引出勵磁電流接線端子。在本裝置的基礎(chǔ)上，通過增加相應(yīng)的功能板和進行軟件升級可實現(xiàn)全面的過電壓檢測（包括雷擊過電壓）和評估、變電站出線電纜絕緣狀態(tài)檢測、故障定位（需在架空線沿途掛設(shè)檢測器，在變電站增設(shè)通信管理單元）、故障隔離（需增加負荷開關(guān)、用戶界面開關(guān)及配套檢測器）、電網(wǎng)設(shè)備狀態(tài)檢測（增加配套檢測器和通信單元）等功能。 5）高可靠、易擴展采用上下位機結(jié)構(gòu)，上位機實現(xiàn)人機界面和波形存儲管理；下位機實現(xiàn)信號實時監(jiān)測、故障波形捕獲、在線診斷等功能。3）具有錄波數(shù)據(jù)后臺分析管理功能 a) 裝置除可接入綜合自動化系統(tǒng)外，還可配置后臺分析工作站。另外，對線電壓也進行了錄波。 b) 在上海電力公司 20 多個變電站掛網(wǎng)運行至今，無漏選和選錯的現(xiàn)象，設(shè)備準確性得到充分驗證。4） 根據(jù)錄波數(shù)據(jù)和現(xiàn)場情況分析故障原因的方法 研究錄波數(shù)據(jù)和故障原因的關(guān)聯(lián)性，具體方法是根據(jù)不同的故障起因建立仿真模型，然后對仿真錄波數(shù)據(jù)和現(xiàn)場錄波數(shù)據(jù)進行比較分析，得出錄波數(shù)據(jù)和故障原因的關(guān)聯(lián)性。（2）技術(shù)關(guān)鍵1） 全息故障辨識技術(shù)： 該技術(shù)充分利用故障發(fā)生前后完整的錄波信號進行故障辨識，如果是復(fù)合故障，還需要綜合多個單一故障的辨識結(jié)果，得出最終結(jié)論。 人機界面 A、 應(yīng)采用大屏幕彩色液晶顯示屏。通過后臺工作站和下載零序故障錄波及綜合診斷裝置錄波數(shù)據(jù)和監(jiān)控運行狀態(tài)。 通信功能 A、 裝置能接入綜合自動化系統(tǒng)。 遠程調(diào)取故障數(shù)據(jù)并進行集中管理，統(tǒng)一分析，處理及統(tǒng)計。 B、 毫秒的所有零序故障，包括瞬間故障。 綜合故障診斷功能 A、裝置能夠準確辨識鐵磁諧振、消弧線圈串聯(lián)諧振、單相斷相、單相斷相接地、配電變壓器繞擊、電網(wǎng)擾動、電壓跌落及單相接地等多種故障類型,能對故障現(xiàn)象給出正確的解釋。 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。然后進行縱向比較（所有信號最強特征域之間比較）和橫向比較（最強特征域與其他域之間進行諧波、幅值、相位的比較）； （7）可以通過后臺錄波數(shù)據(jù)離線分析軟件對錄波數(shù)據(jù)進行分析，通過錄波數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)現(xiàn)信號接錯、接反的情況，并可以動態(tài)監(jiān)視消弧線圈運行狀態(tài)； ZXJII 綜合故障診斷及錄波裝置特點 （1）裝置功能 錄波及波形分析功能 A、 裝置可對造成零序電壓升高的各類故障進行錄波，包括瞬時性故障。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、實現(xiàn)對故障過程進行綜合分析，準確辨識零序故障類型（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）、消弧線圈動態(tài)特性監(jiān)視和單相接地故障選線等功能。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。拉線法雖然可以在較短的時間內(nèi)準確的選出故障線路，但是造成了用戶不必要的停電損失，在對電能質(zhì)量要求越來越高的今天是不可取的。能量函數(shù)法的選線效果較好，但是在相電壓過零時發(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。該方法的最大優(yōu)點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行，但效果并不理想，這是因為該方法的缺點在于：（1）經(jīng)高阻接地時，注入信號微弱而不易檢測；（2）弧光接地時諧波含量豐富，注入信號極易受到干擾；(3) 電弧接地時含有豐富的諧波分量，不論注入信號取哪一頻帶，都有可能識別不出。目前，尚沒有利用負序電流選線的實際產(chǎn)品投入使用。利用該特點可以選擇負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路。 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、負序電流法、“S”信號注入法和注入變頻信號法。 小波法利用近年來新興的小波變換理論，提取故障暫態(tài)信號的特征量進行故障選線。故障發(fā)生在相電壓最大值時的波形圖如圖38所示。圖36 過補償15％時的零序電流調(diào)諧到全補償狀態(tài)后，零序電流信號如圖37所示。If =max{DIi }選線流程圖如圖35所示：開始YN顯示結(jié)果線路Lj故障母線故障DI jDIk+DIm 計算各線路的電流變化量絕對值，選出最大的三個，DIj、DI k、DI m圖35 選線流程圖對比調(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。電流增量法利用調(diào)諧前后的零序電流折算到一個電壓，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。該方法可以消除TA等帶來測量誤差的影響，可重復(fù)計算、重復(fù)判斷。在不同過渡電阻、不同合閘角的情況下，發(fā)生母線故障時可以正確選線。電感和電容只是存儲能量，在整數(shù)倍工頻周期內(nèi)差為零，只有線路的電阻和對地導(dǎo)納上才消耗能量，所以Wj是第j條線路上零序能量，根據(jù)零序電流的參考方向和零序阻性電流的特點，則可得故障線路的能量為負，非故障線路上的能量為正，且故障線路的能量絕對值最大。如式（36）、（37）所示：i0=(ia+ib+ic)/3 (36)u0=(ua+ub+uc)/3 (37)定義線路j的零序暫態(tài)能量為Wj= j=1,2,….3 (38)式中u0為中性點電壓；i0j為第j條線路的零序電流；T為電網(wǎng)工頻周期。考慮到電網(wǎng)中電容和電感只能儲存能量而不消耗能量，則零序電流與電壓乘積在一定時間內(nèi)的積分值就是零序電流中阻性分量消弧的能量。同時因消弧線圈的補償作用，故障線路的零序電流方向與非故障線路的方向相同，不易選線。實際上能量函數(shù)法是對有功分量進行累加。中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中的消弧線圈可等效為電感L和電導(dǎo)gL的并聯(lián)，則單相接地故障時流過消弧線圈的零序電流中含有有功分量gLUof，即有I0N = gLUof + j (33)而在線路中只有故障線路零序電流中才含有有功分量，且為－gLUof，即有[3]I0N = gLUof j (34)所以，通過提取線路零序電流中有功分量的大小和方向，幅值最大且與其他線路相反的就是故障線路。母線故障時，用五次諧波法雖然可以正確選線，但是幅值都較小，在這樣的情況下，很容易誤選。由于系統(tǒng)中的五次諧波含量很大，因此多數(shù)裝置采用五次諧波法選線，但是當(dāng)接地過渡電阻很大時，五次諧波含量很小，此時會影響選線的準確性。當(dāng)中性點不接地時，故障線路始端的零序電流If0，為所有非故障線路零序電流之和，而方向是自線路流向母線，即有[3]If0 = = (31)但是當(dāng)線路較短或者經(jīng)大電阻接地時，零序電流幅值很小，此時零序電流的相位誤差將很大，導(dǎo)致選線錯誤。需要說明的是，零序分量嚴格說來只能針對穩(wěn)態(tài)信號，本文所說的零序暫態(tài)信號表示的是三相暫態(tài)信號之和。暫態(tài)電感電流的頻率和工頻相等，持續(xù)時間一般可達2～3個工頻周波，為了平衡該直流分量，接地電流中也伴隨產(chǎn)生大小相等、方向相反的直流分量，它只增大暫態(tài)接地電流的幅值[1]。綜合以上分析可知，當(dāng)單相接地故障發(fā)生后，在故障點便有衰減很快的暫態(tài)電容電流和衰減較慢的暫態(tài)電感電流流過。由前面的分析可知，雖然兩者的gC與gL相差不大，但頻率卻差別懸殊，故兩者不可能相互補償。ωL，x＝0。因為在補償電流的工作范圍內(nèi)，消弧線圈的磁化特性曲線應(yīng)保持線性關(guān)系，故iL=。當(dāng)j＝0 (即故障發(fā)生在相電壓零值) 時，其值最小，當(dāng)j＝p/2(即故障發(fā)生在相電壓峰值) 時，其值最大，電容電流的自由振蕩分量ic′的振幅表現(xiàn)為最大Icmax′，時間為t=Tf/4(Tf =2p/ωf)，其值為： Icmax= Icm (23)由式(23)可知，暫態(tài)自由振蕩電流分量的最大幅值Icmax′與自振角頻率ωf和工頻角頻率ω之比成正比。因為暫態(tài)電容電流ic是由暫態(tài)自由振蕩分量ic′和穩(wěn)態(tài)工頻分量ic″兩部分組成，利用t=0時ic′＋ic″=0這一初始條件和Icm=UФmωC的關(guān)系，經(jīng)過拉氏變換運算可得：ic= ic′＋ic″=Icm[(sinsinωt －coscost)+cos(ωt+)] (22)式中，UФm為相電壓的幅值，Icm為電容電流的幅值，ωf為暫態(tài)自由振蕩分量的角頻率，δ=1/tc=R0/2L0，為自由振蕩分量的衰減系數(shù)，其中的tc為回路的時間常數(shù)。 暫態(tài)電容電流在分析電容電流的暫態(tài)特性時，因其自由振蕩頻率一般較高，考慮到消弧線圈的電感LL0。圖23 計算單相接地暫態(tài)電流的等值回路圖23中，C表示諧振接地系統(tǒng)的三相對地電容，L0表示三相線路和電源變壓器等在零序回路中的等值電感，R0表示零序回路中的等值電阻（其中包括故障點的接地電阻和弧道電阻），rL、L分別表示消弧線圈的有功損耗電阻和電感，U0表示等效零序電源。圖22諧振接地系統(tǒng)單相接地時的電流分布圖圖22中CCC5和Cf等表示各線路對地電容，Ln表示消弧線圈電感，Lr表示等效電感，Rf表示接地點的過渡電阻，F(xiàn)F2為接地點，在F1點故障即為線路故障，在F2點故障即為母線故障。該變電站為了減少接地變的停電幾率，單獨增設(shè)Z型接地變接于變壓器的出口處。但隨著電纜線路的增多，電容電流不斷增大，而我國大多中壓電網(wǎng)采用的是經(jīng)消弧線圈接地方式。但是在中性點為高電阻接地方式的情況下，為使接地電弧瞬時熄滅，一般說來單相接地電容應(yīng)不大于10A，所以適用范圍受到限制，只宜在規(guī)模較小的10kV及以下電網(wǎng)中應(yīng)用。高電阻接地方式是以限制單相接地故障電流為目的，并可以防止阻尼諧振過電壓和間歇性電弧接地過電壓。不過由于微機接地保護和微機選線裝置的出現(xiàn)，尤其是近年來，自動消弧裝置的出現(xiàn)，使得經(jīng)消弧線圈接地方式存在的這些問題都有了很好的解決，它能夠在單相接地發(fā)生時，精確補償系統(tǒng)電容電流，有效熄滅接地點的電弧，使單相接地不致發(fā)展成相間短路而引起線路跳閘，從而保證了設(shè)備安全和可靠供電。另外，中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)還具有人身設(shè)備安全性好、電磁兼容性強和運行維護工作量小等一系列優(yōu)點。二、由于消弧線圈的作用，降低了恢復(fù)電壓的初速度，延長了故障相電壓的恢復(fù)時間，并限制了恢復(fù)電壓的最大值，從而可以避免接地電弧的重燃，達到徹底消弧的目的。此外，由于電網(wǎng)存在電容和電感元件，在一定條件下，因倒閘操作或故障，容易引發(fā)線性諧振或鐵磁諧振，這時饋線較短的電網(wǎng)會激發(fā)高頻諧振，產(chǎn)生較高諧振過電壓，導(dǎo)致電壓互感器擊穿。中心點不接地方式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，運行方便，不需任何附加設(shè)備，若是瞬時故障，一般能自動熄弧，非故障相電壓升高不大，不會破壞系統(tǒng)的對稱性，單相接地電流較小，單相接地不形成短路回路，運行中可允許單相接地故障存在一段時間，電力系統(tǒng)安全運行規(guī)程規(guī)定可繼續(xù)運行1～2 個小時，從而獲得排除故障時間，若是由于雷擊引起的絕緣閃絡(luò)，則絕緣可能自行恢復(fù)，相對地提高了供電的可靠性。通過分析可以發(fā)現(xiàn)，對于小電流接地系統(tǒng)單相接地故障，暫態(tài)信號中含有豐富的特征分量，如果能利用這些特征分量，則有望顯著提高選線精度。首先，對小電流接地系統(tǒng)及其單相接地故障特征從原理上進行深入的分析，以便對解決問題的對象有一個清楚的認識；其次，建立用于仿真的小電流接地系統(tǒng)，對各種選線技術(shù)進行比較驗證，研究各種選線方法的優(yōu)缺點，并找出各種選線方法的失效范圍，為建立優(yōu)化的選線方案作好基礎(chǔ)；再次，對故障情況進行分類，分為大、小故障角的情況，對于大故障角的情況，重點研究利用電流分解的自適應(yīng)選線新方法；而對于小故障角的情況下，重點研究利用衰減直流分量的新方法；最后，全面考慮正確進線的因素，將選線方法進行融合，進行完善的小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線技術(shù)。但是故障發(fā)生在相電壓過零點附近時的情況也時有發(fā)生，應(yīng)當(dāng)研究此種情況下如何檢出單相接地故障問題?，F(xiàn)有的選線技術(shù)都還僅僅是利用故障的部分有用信息，因此都存在一定的局限性，不可能對所有故障情況都適用。故障點不穩(wěn)定電弧，將使故障電壓電流信號嚴重畸變，這亦影響著利用故障穩(wěn)態(tài)信號的選線方法分辨故障的正確性；（3）人們對小電流接地故障暫態(tài)特性尚缺乏深入的了解。小電流接地故障的檢測與選線之所以困難，其主要原因在于：（1）、故障電流小，特別是經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，流過故障線路的穩(wěn)態(tài)電流十分微弱，甚至比健全線路感受到的電流變化還小。因此，電力部門迫切希望能夠開發(fā)出可靠實用的小電流接地故障保護技術(shù)。人工拉路會造成非故障線路供電短時中斷，影響用戶用電設(shè)備的正常工作，這在越來越重視電能質(zhì)量的今天十分不可取。有些運行部門還采用反映零序電流增大的零序電流保護來選線。但大部分仍主張改為經(jīng)消弧線圈接地方式，補償系統(tǒng)的電容電流，使得單相弧光接地時，故障點電流減少，降低故障相電壓的恢復(fù)速度，達到熄弧效果，從而避免了單相瞬時接地故障的跳閘，提高系統(tǒng)運行的可靠性。 我國發(fā)展現(xiàn)狀近年來，我國引進了大量的國外設(shè)備，由于各國的接地方式不同，各國設(shè)備的設(shè)計標準也不一致，特別是設(shè)備的耐壓不同，要使用這些設(shè)備，首先必須決定電力系統(tǒng)的接地方式。德國多使用諧振接地系統(tǒng)，并于30年代就提出了反映故障開始暫態(tài)過程的單相接地保護原理，研制了便攜式接地報警裝置。又如意大利、加拿大、瑞典、日本和美國等在中壓電網(wǎng)升壓運行后，大部分電網(wǎng)中性點都采用直接接地的運行方式。