【正文】 正事因為有他們，我的論文才能夠順利完成。在剛剛開始涉足如何研究的時候，蔡學姐就很關(guān)心我的進度和情況，并時常和我聯(lián)系有無困難。從老師身上，我深深感受到了不斷追求創(chuàng)新的精神；嚴謹求是的治學態(tài)度，誨人不倦的高尚品格以及忠厚長者般得關(guān)愛精神。當我們這批同學開始涉足畢業(yè)設(shè)計時，都是一片的迷茫。致 謝論文的完成，我的心情是激動的。本文對配電網(wǎng)中性點經(jīng)消弧線圈接地方式進行了仿真比較。本論文主要是利用零序電流及其相關(guān)量來進行故障選線。首半波原理的前提假設(shè)是發(fā)生故障時相電壓在最大值附近，但實際運行中，故障時的相電壓有可能出現(xiàn)在零附近，這使該方法的應用受到很大限制。但該方法在線路較短、零序電流值較小時受“時鐘效應”影響相位判斷困難，易受過渡電阻和不平衡電流影響，不適用于經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)。有些用戶存在諧波，使故障線路和非故障線路都向系統(tǒng)送出諧波電流，故障線路和非故障線路的5次諧波方向可能相同，故障線路中5次諧波電流不一定總是最大，相位關(guān)系也不一定成立，無法區(qū)分故障線路和非故障線路。從過渡電阻的非線性可知故障點本身就是一個諧波源（金屬性接地是經(jīng)電阻接地發(fā)展而來的），且以基波和奇次諧波為主，根據(jù)諧波在整個系統(tǒng)內(nèi)的分布和保護的要求，使用五次諧波分量為宜。但該方法受過渡電阻影響比較大，在過渡電阻較大時檢測零序電壓非常困難。該方法零序電流中有功分量較小，不利于選線，仍存在TA不平衡電流的影響。此法在故障點離互感器較遠且線路很短時，零序電壓、電流均較小，會產(chǎn)生“時針效應”，相位判斷困難。文獻[7]針對經(jīng)過消弧線圈補償后接地殘流過小、難以準確選線的問題提出了零序電流比值選線方法。使（）式不成立的出線則為故障線路，若對所有出線（）式均成立，則為母線故障。j=1,2,…,n）使()式成立的出線j為故障線路，若對所有出線。但這種方法不能排除CT（電流互感器）不平衡的影響，受線路長短、系統(tǒng)運行方式及過渡電阻大小的影響，且系統(tǒng)中可能存在某條線路的電容電流大于其它線路電容電流之和的情況，可見此法在理論上就是不完備的。五次諧波法的最人優(yōu)點是可以用于經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)中，但對檢測設(shè)備的快速性、靈敏性等要求較高。故障發(fā)生后。因此同零序電流幅值比較法相同，只需要檢測出各條線路的零序功率的大小以及相位，即可確定故障線路。總結(jié)以上分析， 可得出如下結(jié)論：發(fā)生單相接地時，全系統(tǒng)出現(xiàn)了非常明顯的零序電壓；比較零序電壓的幅值，幅值最大的即是故障線路?？赡苁怯捎趨?shù)設(shè)置的原因，理論上來說，故障相的零序電壓的幅值應比非故障相的零序電壓幅值要大。 零序電壓法、3段零序電壓的波形。故障線路上零序電流等于非故障線路上零序電流之和，滯后零序電壓90。因此從零序電流的幅值和相位上可以判斷出來線路3段發(fā)生單相接地故障。期中圖6是故障線路3的零序電流波形。仿真開始時間為0．00s，結(jié)束為0．1s，微分方程解算器選擇變步長(Variable—step)；ode23tb(stiff TRBDF2)；最大步長、最小步長和初始步K都選擇為(auto)；相對容差為(1e3)；絕對容差為(auto)；仿真頻率為50HZ。采用的是3條出線電路的10KV系統(tǒng)。因為小電流接地系統(tǒng)是供電系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，根據(jù)電網(wǎng)分割理論和等效代換理論，可將小電流接地系統(tǒng)從整個網(wǎng)絡中單獨獨立出來，將小電流接地系統(tǒng)的輸入端以一個帶內(nèi)阻抗的無窮大容量的三相電壓源等效，輸出端以一個并聯(lián)的RLC回路代替后面電路中出現(xiàn)的電阻、電感和電容，中間分別接入變壓器、架空線路等器件。在發(fā)生單相接地時5次諧波電流在各線路上的分布與基波零序電流相同。該方法零序電流中有功分量較小，不利于選線，仍存在TA不平衡電流的影響。只要通過比較零序基波電流幅值和自身電容電流大小就能確定出故障線路。利用現(xiàn)代信號處理方法計算出其相關(guān)系數(shù)，分析各線路零序電流的相似性，確定故障線路。且等于所有非接地線路中電容電流與變壓器中性點電流之和。在有些無人值班的變電站中，發(fā)生接地故障后直接跳閘。零序電流保護便是利用這一特點實現(xiàn)接地保護的。這樣既可加強對理論知識的深化和理解，同時也可以對相應工程的設(shè)計、參數(shù)設(shè)置等相關(guān)量的范圍有大致較為準確的了解。機器或元件的相關(guān)參數(shù)可以自己進行設(shè)置和調(diào)試。增加了三相相序分析、諧波分析等模塊，同時還增加了機械裝置，如汽輪機及其調(diào)節(jié)器、直流電機、同步電機、異步電機等模型；3)通過使用變步長積分和Simulink中的過零檢測模塊，提供了更快的網(wǎng)絡拓撲分析和高精度的電力系統(tǒng)仿真。Powerlib的模型庫既包括了目前已知的所有電力系統(tǒng)設(shè)備，也包括了simulink的所有模塊。SimPowerSystem是在Simulink環(huán)境下進行電力電子系統(tǒng)建模和仿真的先進工具。3）友好的界面。2） 強大的MATLAB平臺。由于使用MATLAB編程運算與人進行科學計算的思路和表達方式完全一致，所以不像學習其他高級語言，如Basic、Fortran和C等語言那樣難于掌握，用MATLAB編寫程序猶如在演算紙上排列出工時與求解問題。文獻[14]提出最大原理的快速算法，達到了減小計算量，省去使用參考信號的目的。 基于最大原理的選線方法為消除CT不平衡電流的影響，提出最大原理：考慮到NUGS正常運行時，負荷在短時間內(nèi)不會有較大突變，可通過一中間參考正弦信號，使各線路故障前的零序電流對故障母線在故障后的U0亦能找出相位關(guān)系，由此再把所有線路故障前、后的零序電流都投影到I0j（故障線路的零序電流）的理論方向上（）。 基于暫態(tài)特征頻段的選線方法利用暫態(tài)信號選線方法近幾年有了很大發(fā)展，提出了很多方法。電力系統(tǒng)實際運行很復雜，可能出現(xiàn)暫態(tài)分量小于穩(wěn)態(tài)分量的情況。根據(jù)小波變換的模極大值理論可知，出現(xiàn)故障和噪聲會導致信號奇異，而小波變換的模極大值點對應著采樣數(shù)據(jù)的奇異點，由于噪聲的模極大值隨著尺度的增加而衰減，所以經(jīng)過適當?shù)某叨确纸夂螅纯珊雎栽肼曈绊懙玫捷^理想的暫態(tài)短路信號[12]。 小波分析法小波分析是一種現(xiàn)代信號處理理論與方法，能有效分析變化規(guī)律不確定和不穩(wěn)定的隨機信號，從信號中提取局部化的有效成分。這個暫態(tài)過程相當于消弧線圈不起作用，短路接地電流方向與非故障線路電容電流方向相反。2．3 故障暫態(tài)信號選線法 首半波法該方法基于單相接地故障發(fā)生在故障相電壓接近最大值附近這一假設(shè)條件。由于線路TA三相特性會有差異，由此產(chǎn)生的不平衡電流可能將系統(tǒng)實際負序電流“淹沒”，大大降低選線靈敏度。有些用戶存在諧波，使故障線路和非故障線路都向系統(tǒng)送出諧波電流，故障線路和非故障線路的5次諧波方向可能相同，故障線路中5次諧波電流不一定總是最大，相位關(guān)系也不一定成立，無法區(qū)分故障線路和非故障線路。在發(fā)生單相接地時5次諧波電流在各線路上的分布與基波零序電流相同。但實際上負荷變壓器等元件也存在對地電容，具體導納未知而且是變數(shù)，因此，實際線路零序?qū)Ъ{數(shù)值整定困難，對該方法的選線靈敏度影響很大[2]。 零序?qū)Ъ{法該方法以分析中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)故障前后各線路測量參數(shù)為基礎(chǔ)，推導出故障時測得故障線路零序?qū)Ъ{與實際零序?qū)Ъ{不同、非故障線路與實際導納相同的結(jié)論，對小電流故障進行接地選線。該方法根據(jù)各條出線電氣量來區(qū)分故障線路和健全線路，具有自舉特點。 零序電流無功功率方向法該方法適用于中性點不接地系統(tǒng)，判別依據(jù)是故障線路零序電流無功分量落后于零序電壓90。該方法在一定程度上解決了前兩種方法存在的問題，但同樣不能排除電流互感器不平衡電流、過渡電阻的影響及相位判斷的死區(qū) 對經(jīng)消弧線圈接地的小電流接地系統(tǒng)失效。該方法不需延緩切除阻尼電阻，響應速度快、算法簡單、實現(xiàn)容易。當某一線路遠遠長于其他線路(分布電容與系統(tǒng)總分布電容相差不大)或經(jīng)高阻接地時，可能發(fā)生誤判，而且無法檢測母線故障。2．2 故障穩(wěn)態(tài)信號選線法 零序電流基波電流比幅法流過故障線路的零序電流數(shù)值上等于所有非故障線路對地電容電流之和(故障線路零序電流最大)。但經(jīng)高阻接地時，發(fā)信機工作可能不滿足要求而產(chǎn)生誤判。對只裝設(shè)兩相,CT的架空出線難于得到零序電流，須用新方法：首先定出故障的相別，然后向接地相注入信號電流，其頻率f0可取在各次諧波之間，使其不反應工頻分量及高次諧波。故障時接地相TV副邊處于短路狀態(tài)，由副邊感應的信號電流沿接地線路接地相流動并經(jīng)接地點入地。該方法建立在微機快速處理及綜合分析判斷基礎(chǔ)上。同時指出了未來應著重研究的方向，以提高單相故障模式下正確的故障選線率，降低誤判、漏判率。盡管如此，故障線路與非故障線路零序電流的互相關(guān)系數(shù)仍明顯小于非故障線路零序電流之間的互相關(guān)系數(shù)，可以根據(jù)該特征來確定故障線路。由于非故障線路零序電流波形相似，故它們的零序電流互相關(guān)系數(shù)較大；非故障線路與故障線路零序電流波形相差較大，互相關(guān)系數(shù)較小。根據(jù)采用信號方式的不同，這些選線方法可以分為基于特殊信號選線方法和基于故障信號選線方法兩大類[9]。母線電壓互感器二次開口三角形繞組電壓為3倍零序電壓，在此處安裝絕緣監(jiān)視裝置監(jiān)測零序電壓并對故障選線裝置發(fā)出啟動信號。已經(jīng)提出的選線方法均以零序電壓來啟動保護或選線裝置，因此可根據(jù)是否利用故障電流把它們分成兩類，第一類：如比幅法、比相法、群體比幅比相法、首半波法、諧波電流方向法、五次諧波分量法、有功分量法、能量法、還有近年出現(xiàn)的應用小波分析、最大原理[8]、模糊推理或模式識別來實現(xiàn)故障選線的多種方法；第二類：如拉線法、注入信號跟蹤法。德國多使用NES，并于30年代就提出了反映接地故障開始時暫態(tài)過程的單相接地保護原理。通常選接地的辦法是利用變電所的交流絕緣監(jiān)察裝置發(fā)出接地信號，然后根據(jù)接地拉閘順序選擇出接地出線柜。這就需要對消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障進行選線，但由于系統(tǒng)自身的特點，經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)故障選線問題一直未能得到很好地解決。為進一步提高供電可靠性和配電網(wǎng)綜合自動化水平，應尋找一種能快速找到故障線路、排除故障的方法[8]。我國配電網(wǎng)接方式通常采用中性點非有效接地（NUGS），它包括中性點不接地系統(tǒng)（NUS），經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)(NES)和經(jīng)電阻接地系統(tǒng)（NRS），因為這樣的接線方式在發(fā)生單相接地故障時接地電流比較小，所以稱其為小電流接地系統(tǒng)[1]。為確保配電系統(tǒng)安全運行，如何快速、準確檢測并隔離故障線路成為一個重要研究課題。主要是運用零序電流、零序功率以及5次諧波來進行判斷和選擇。因而近幾年電網(wǎng)的安全可靠運行倍受關(guān)注。在電力系統(tǒng)中發(fā)生幾率最大的故障類型為單相接地故障。最后分析了幾種方法的優(yōu)缺點及使用場合。電力系統(tǒng)運行中，電能由發(fā)電廠發(fā)出后通過各級變電所經(jīng)高壓輸電網(wǎng)送到用戶側(cè)，經(jīng)配電網(wǎng)供給用戶。電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，三相電壓仍對稱，流過接地點的故障電流較小，不影響對用戶正常供電，允許線路帶故障運行1～2 小時。1．1 研究意義經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，也為小電流接地系統(tǒng)。因此， 采用規(guī)范的數(shù)學模型、一致的仿真參數(shù)，利用MATLAB程序作為仿真的統(tǒng)一平臺，對經(jīng)消弧線圈接地系