【正文】 缺點(diǎn)零序電流群體比幅比相法同樣不能排除電流互感器不平衡電流及過渡電阻大小的影響，故障點(diǎn)離互感器較遠(yuǎn)且線路很短時(shí)，零序電壓、電流均會(huì)較小，“時(shí)針效應(yīng)”仍可能存在。 群體比幅比相法仿真2選線結(jié)果數(shù)據(jù)故障時(shí)刻t/s 故障相c相零序電流幅值最大的三條線路線路名零序電流相位 /176。 算例仿真校驗(yàn)選取上述群體比幅比相法的兩滾電流方案（2C方案）代入框架主程序，構(gòu)成對(duì)應(yīng)的仿真選線平臺(tái)，對(duì)仿真算例進(jìn)行校驗(yàn)。4. 一個(gè)電流方案（1C方案）該方案也稱為最大電流方案，不帶極性，即使是發(fā)生母線接地故障，也認(rèn)為是對(duì)應(yīng)的線路故障。amp。該方案和無功方向繼電器原理不同，這里，已經(jīng)過了群體比幅，不是每一個(gè)電流都與電影進(jìn)行比相。amp。 double phcha=fabs(top3[0][1]top3[1][1])。 cout故障線為:errorlineendl。phcha1=135) strcpy(errorline,linename1)。amp。a) 對(duì)應(yīng)的線路發(fā)生故障 b) 對(duì)應(yīng)的線路發(fā)生故障 c) 母線故障 圖42 2C1U方案的向量圖對(duì)應(yīng)程序如下： char muxian[20]=母線。所謂“C”和“U”分別是指電流和電壓。然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相位比較，選出方向與其他不同的，該零序電流所在線路即為故障線路。本課題應(yīng)用了零序電流群體比幅比相的微機(jī)選線原理。 // 開始啟動(dòng)選線! } else cout告警!!不太正常!!endl。 ? 輔助判據(jù)3：三相啟動(dòng)條件及門檻 if(ua*Ea||ub*Ea||uc*Ea){ EorI=39。 ppph(b,n)。 ppph(zero,n)。 else cishu=0。此整定值應(yīng)設(shè)置較高，定為相電壓的20%，即 （）輔助判據(jù)基于單相電壓，此整定值應(yīng)設(shè)置較低。首先介紹了選線裝置的啟動(dòng)方案及其在程序中的邏輯實(shí)現(xiàn)方法，接著，還探討學(xué)習(xí)了幾種故障選線方法，分別對(duì)其原理進(jìn)行介紹，并介紹了其在C++程序中的相應(yīng)程序流程和代碼，最后將其代入框架主程序，構(gòu)成相應(yīng)的仿真選線平臺(tái)，對(duì)故障仿真算例進(jìn)行仿真校驗(yàn)。若在中性點(diǎn)零序電壓最大時(shí)投入并聯(lián)電阻，則式()中的iL(0_)=0，U0(0_)=－Uφm，同樣代入式()。則有iL(0_)=( Uφm/ωL)cosφ，U0(0_)=－Uφmsinφ。由于在時(shí)，iL，U0的暫態(tài)過渡過程不存在振蕩特性，中性點(diǎn)電壓U0也就不會(huì)產(chǎn)生過電壓的情況，因此下面僅需討論的情況。令 ， 則A的特征方程及解為 式中，δ—自由分量的衰減系數(shù)，； ω0—回路的共振頻率。圖38給出了故障線路零序電流和非故障線路零序電流向量。 據(jù)此，課題組選定200Ω作為中性點(diǎn)投入電阻值。電阻的運(yùn)行時(shí)間：根據(jù)各條出線對(duì)零序電流的采樣時(shí)間的需要，一般為5～10個(gè)工頻周期即可。因此，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，由于消弧線圈的補(bǔ)充，接地殘流過小，且根據(jù)規(guī)程要求消弧線圈必須處于過補(bǔ)償狀態(tài)，故障線路和健全線路流過的零序電流方向相同，因此接地故障辨識(shí)、故障選線困難，因此選線方法值得探討。因此將因消弧線圈的補(bǔ)償而減小。由于消弧線圈的電感電流補(bǔ)償了電網(wǎng)的接地電容電流，使故障點(diǎn)的接地電流變?yōu)閿?shù)值顯著減小的殘余電流，所以殘流過零時(shí)電弧就容易熄滅。電流諧振等效回路有以下三種工作狀態(tài)：1) 全補(bǔ)償（υ=0）當(dāng)電流諧振回路恰好在諧振點(diǎn)工作時(shí)，IC=IL，此時(shí)，電容電流與電感電流大小相等，方向相反，彼此完全抵消，故Ig=IR，殘流中僅含有功分量，不僅其值最小，且其相位與零序性質(zhì)的中性點(diǎn)位移電壓U0同相。消弧線圈補(bǔ)償作用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的電流等效電路如圖35所示圖35 補(bǔ)償電網(wǎng)的電流等效電路在圖35中，3C0=CA+CB+CC。3） 在故障元件中流過的零序電流，其數(shù)值為全系統(tǒng)非故障元件對(duì)地電容電流之總和；電容性無功功率的實(shí)際方向?yàn)橛删€路流向母線。利用圖34所示的零序等效網(wǎng)絡(luò)，可方便的計(jì)算零序電流的大小和分布。由圖33可見，各線路的電容電流由于從A相流入后又分別從B相和C相流出了，因此相加后互相抵消，而只剩下發(fā)電機(jī)本身的電容電流，故 ()有效值為3I0G=3UφωC0G，即零序電流為發(fā)電機(jī)本身的電容電流，其電容性無功功率的方向是由母線流向發(fā)電機(jī)，這個(gè)特點(diǎn)與健全線路是一樣的。當(dāng)電網(wǎng)中的線路很多時(shí)，上述結(jié)論可適用于每一條非故障的線路。因?yàn)槿到y(tǒng)A相對(duì)地的電壓均等于零，因而各元件A相對(duì)地的電容電流也等于零，此時(shí)從故障處A相接地點(diǎn)流過的電流是全系統(tǒng)非故障相電容電流之和，即。的電容電流流入地中，而三相電容電流之和等于零。第三章 配電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)單相接地故障分析本章主要對(duì)配電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)進(jìn)行單相接地故障穩(wěn)態(tài)分析，分析對(duì)象包括中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。c39。) //b相故障時(shí) for(int m=0。mn+1。為了縮小數(shù)據(jù)窗，注意到對(duì)于正弦量有u(n)=u(nN/2)，依此來處理式()的C相電壓，即取uc(n+N/3)=uc(n+N/3N/2)=uc(nN/6)；再利用正弦函數(shù)的關(guān)系sin(φ2π/3)=sinφ+sin(φ2π/6)，依此來處理式()中的b相電壓，即取ub(nN/3)=ub(n)+ub (nN/6)，代入式(238)，可得： ()式()的數(shù)據(jù)窗寬度為Wd=N/6+1（相當(dāng)于1/6個(gè)基頻周期），計(jì)算時(shí)間大大縮短。){ //a相故障I2re=(*bre+(sqrt(3)/2)**cre(sqrt(3)/2)*cim)/3。are=app*cos(aph)。對(duì)稱分量的計(jì)算根據(jù)輸入量的性質(zhì)也有兩類算法，即復(fù)向量的濾序算法和正弦采樣序列的濾序算法。 //虛部 …… //計(jì)算幅值和相位 方案的優(yōu)化對(duì)于提取特征量的兩種方法，分別編寫程序，運(yùn)行進(jìn)行結(jié)果數(shù)據(jù)的對(duì)比，存在一定的差異，但差異較小。j++){//數(shù)組含1個(gè)周期的周波24 Re+=array[j]*cos(2*k*pi*j/N)。 int k=N/(fs/f1)。in。i++)sum+=array[i]。則k次倍頻分量的實(shí)部的模值x’R(k)和虛部的模值x’I(k)分別為： ()若取k=1，可得到基頻分量的實(shí)部和虛部。對(duì)x0(t)在[0，N]上任意兩個(gè)采樣點(diǎn)之間分段線性化，得到： ()式中x0(Tk1)，x0(Tk)分別為Tk1，Tk時(shí)刻的指數(shù)函數(shù)的采樣值；Ts為采樣間隔；Tm是介于Tk1和Tk之間的中間時(shí)刻。2）求幅值X0和衰減時(shí)間常數(shù)τ根據(jù)周期函數(shù)xλ(t)的特點(diǎn)，可得： ()對(duì)非周期信號(hào)x0(t)有： ()相鄰1個(gè)周期的信號(hào)之差： ()聯(lián)立式()、()、()得到： () ()3）采樣數(shù)據(jù)的校正對(duì)已知X0和τ的衰減非周期分量，只要在采樣數(shù)據(jù)中把它們剔除——利用式()，就可以得到校正數(shù)據(jù)。Im0)ph=180。amp。 // 虛部pp=sqrt((Re*Re+Im*Im)/2)。計(jì)算式如下： ()本課題根據(jù)式()和式()，求取正弦信號(hào)的復(fù)相量，對(duì)應(yīng)程序段如下：double array[]。正弦信號(hào)對(duì)應(yīng)的復(fù)相量可以表示為： ()式中UR、UI—復(fù)相量的實(shí)部、虛部，UR=Umcosα，UI=Umsinα。 // 第三級(jí)濾波器的輸出值out3/=A。l++){lb3[p][l]=lb3[p][l+1]。}lb2[p][7]=out1。 // 第一級(jí)濾波器的輸出值for(l=0。l6?！?///提取p相量基波濾波環(huán)節(jié)if((countoutmem[p])%(OUTLEN*step)==0){ out1=0。4）本課題數(shù)字濾波器的程序?qū)崿F(xiàn)double lb1[3][7]={0},lb2[3][8]={0},lb3[3][10]={0}。本課題采樣頻率fs=1200HZ (每基頻周期24點(diǎn)采樣，N=24)，則各濾波器的濾波差分方程選擇為由式（）、式（），可得濾波器的時(shí)延τ=（6+7+9）Ts=22 Ts≈(ms)，數(shù)據(jù)窗Wd=(7+8+10)(31)=23。設(shè)有M個(gè)濾波器級(jí)聯(lián)，第i個(gè)濾波器的時(shí)延為τi，則級(jí)聯(lián)濾波器的時(shí)延為 ()相應(yīng)的，若設(shè)第i個(gè)濾波器的數(shù)據(jù)窗為Wdi，則級(jí)聯(lián)濾波器的數(shù)據(jù)窗為 ()級(jí)聯(lián)濾波器的幅頻特性等于個(gè)濾波器的幅頻特性的乘積。圖26 積分濾波器幅頻特性曲線（K=6，N=24）積分濾波器是不能濾除輸入信號(hào)中的直流分量和低頻分量的，但對(duì)高頻分量有一定的抑制作用，并且頻率越高抑制作用越強(qiáng)。2） 抑制故障信號(hào)中的衰減直流分量的影響。 圖24 提取特征量方案二流程及功能示意圖 數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)最簡單的單位系數(shù)數(shù)字濾波器（1） 差分（相減）濾波器。為了消除無效分量，提取特征量，現(xiàn)總結(jié)了兩種方案。 //對(duì)于數(shù)列采樣，每兩個(gè)采樣點(diǎn)的采樣間隔程序中，定義某一輸出量在對(duì)應(yīng)的*.out輸出文本中的位置參數(shù)如下：int outno[3]。 //已知原始理想數(shù)據(jù)時(shí)間間隔const double fs=1200。 chebyshev低通濾波器濾波算式選取參數(shù)a參數(shù)a0a1a2a3a4取值b參數(shù)b1b2b3b4取值此濾波過程在對(duì)文本中的電壓或電流讀取時(shí)同步進(jìn)行。但是系統(tǒng)發(fā)生故障后，即使可以區(qū)分故障前后的數(shù)據(jù)，由于濾波結(jié)果中包含有y(n1),y(n2)等，需要經(jīng)過一段時(shí)間后，也就是濾波器的響應(yīng)時(shí)間，濾波數(shù)據(jù)才能反映故障后的電氣量。數(shù)字濾波器可分兩類[18]：1）卷積型FIR數(shù)字濾波器，運(yùn)算量比較大，用于連續(xù)的監(jiān)測時(shí)有可能因?yàn)镃PU的運(yùn)算速度不夠而使其實(shí)時(shí)性不能滿足要求。圖21 本課題仿真選線平臺(tái)的整體流程圖 采樣模塊 數(shù)字采樣流程通常在實(shí)際硬件系統(tǒng)中，會(huì)在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采樣前放置一個(gè)模擬低通濾波器（即抗混疊濾波器）將超過濾波器1/2采樣頻率的高頻分量濾除，從而滿足奈圭斯特采樣定理的要求。最后，對(duì)于*.txt文件，先將其存放在指定目錄中，后再利用C++的流類對(duì)其進(jìn)行讀取，其后即可模擬接地選線裝置對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真處理，如采樣、提取特征量等。與打開文件相對(duì)應(yīng)：().關(guān)閉文件時(shí)，系統(tǒng)把與該文件相關(guān)聯(lián)的文件緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)寫到磁盤文件中，保證文件的完整；同時(shí)把磁盤文件名與文件流對(duì)象之間的關(guān)聯(lián)斷開，可防止誤操作修改了磁盤文件。 iofile a[i]setw(20)b[i]setw(20)c[i]setw(20)lin[i]39。如磁盤文件不存在，會(huì)自動(dòng)建立磁盤文件，但指定目錄必須存在；否則，建立文件失敗。 if(!sfile){ cout不能打開源文件:filenameendl。文件的輸入輸出，使用文件的過程是固定的，具體步驟如下：（1） 說明一個(gè)文件流對(duì)象（內(nèi)部文件）。C++中的輸入輸出文件介紹C++語言中并沒有輸入/輸出語句，而是在標(biāo)準(zhǔn)庫里包含了一個(gè)I/O流類庫。C++支持面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，通過類和對(duì)象的概念把數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)的操作封裝在一起，通過派生、繼承、重載、和多態(tài)性等特征實(shí)現(xiàn)了軟件重用和程序自動(dòng)生成，使得大型復(fù)雜軟件的構(gòu)造和維護(hù)變得更有效和容易。編號(hào)表示各輸出量數(shù)據(jù)寫入到一個(gè)輸出文件的順序。一個(gè)典型的信息文件如下所示的一個(gè)項(xiàng)目包含三個(gè)輸出量。信息文件的命名與輸出文件主要文件名相同。C++程序即根據(jù)這個(gè)編號(hào)來識(shí)別對(duì)應(yīng)量的數(shù)據(jù)列。如果輸出文件名為‘ 39。： 一個(gè)典型輸出文件（Test Case）的部分文本數(shù)據(jù)時(shí)間列輸出量1輸出量2（2）多輸出文件每個(gè)輸出文件的最多列數(shù)是11（包括時(shí)間欄）。PSCAD軟件EMTDC輸出文件的介紹（1）EMTDC輸出文件(*.out)EMTDC輸出文件的擴(kuò)展名‘*.out39。 PSCAD使用戶能夠構(gòu)建電路，運(yùn)行模擬，分析結(jié)果，并在完全集成的圖形環(huán)境下管理數(shù)據(jù)，能更方便地使用EMTDC進(jìn)行電力系統(tǒng)分析，功能還包括在線繪圖，控制等，使得用戶可以在模擬運(yùn)行時(shí)改變系統(tǒng)參數(shù)，直接查看結(jié)果。首先簡介了PSCAD軟件和Visual C++軟件的主要功能以及兩者在本課題中的聯(lián)系，接著著重介紹了本課題基于Visual C++軟件的仿真選線平臺(tái)框架的主程序流程結(jié)構(gòu)，并對(duì)其中主要組成模塊（如采樣、濾波、提取特征量等）子函數(shù)的數(shù)學(xué)原理及相應(yīng)程序?qū)崿F(xiàn)做了詳細(xì)介紹。 論文的研究目的和主要工作 論文的研究目的本課題是從屬于項(xiàng)目組主課題《配電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)戶外信號(hào)源裝置開發(fā)》的子課題，主課題的故障診斷新思路前已介紹，不再贅述。比較前沿的選線技術(shù)是應(yīng)用各方法獲得配電網(wǎng)單相接地故障綜合選線方法[15]，即采用多種選線判據(jù)的智能化集成, 形成多種判據(jù)為一體的充分判據(jù), 實(shí)現(xiàn)多種判據(jù)有效域的優(yōu)勢互補(bǔ)的選線理論和方法。工程上所采用的零序