【正文】 目前為該校研究員。從事電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域工作，主要研究電網(wǎng)保護(hù)判據(jù)、無功補(bǔ)償、中壓配網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行、接地保護(hù)、電流沖擊保護(hù)等方面。而在高級分解之中，故障和非故障線路的譜圖明顯不同，這也促進(jìn)了分辨故障線路，排除故障。因?yàn)檫@種中斷也會在不平衡配網(wǎng)中出現(xiàn)，一些接地故障時(shí)保護(hù)不動(dòng)作情況自然也會出現(xiàn)?；镜难a(bǔ)充模塊有：測量信號多級分解模塊WD模塊，實(shí)現(xiàn)線路描述算法的PAC比較器（峰值均值比較器）（見圖15）。信號中斷時(shí)的尖形突出將會導(dǎo)致信號平均值遠(yuǎn)低于信號的峰值。圖示結(jié)果通過基本Haar小波變換獲得，采樣頻率為10kHz。平均值是一種粗略的表示（近似），而微分值是一種精確的表示。綜觀大多小波類型，作者得出，Haar小波的特性能夠更好的滿足本方案應(yīng)用要求，因?yàn)樗谋Ｗo(hù)中實(shí)時(shí)計(jì)算速度快，區(qū)分度好。迭代的階次也不是無限制的，如圖8中，n為假定的階次。多分辨率小波分析小波分析作為一種主要工具應(yīng)用在測量信號的多分辨率分解方面，這主要通過多級的小波補(bǔ)充濾波（高通和低通的定比函數(shù)）實(shí)現(xiàn)的。然而，如何描述故障線路卻有點(diǎn)問題。由于故障發(fā)生時(shí)暫態(tài)的延遲作用，零序電壓仍為發(fā)生永久故障時(shí)電壓值，并且測得故障線路的導(dǎo)納將持續(xù)明顯高于非故障線路。圖4中表示了線路1發(fā)生永久性故障時(shí)的故障線路零序電流分量和非故障線路，零序電壓分量，故障線路零序?qū)Ъ{，非故障線路零序?qū)Ъ{。 （5）所決定。簡單模型中，輸入信號按照如下規(guī)則進(jìn)行比較：； （1）； （2）； （3）其中，為測量過程中處理輸入信號的對應(yīng)系數(shù)。網(wǎng)絡(luò)模型如下圖所示：故障采用EMTP/ATP程序仿真，電網(wǎng)的仿真參數(shù)設(shè)置如下表所示：15Kv模擬電網(wǎng)參數(shù)電網(wǎng)電容電流故障線路電容電流補(bǔ)償度+15%過渡電阻2在上述模型中，負(fù)載功率為150kW。為了評估保護(hù)的運(yùn)行性能，在故障過程中測量信號的特征和等級均是被標(biāo)定了的。這主要因?yàn)楣收宵c(diǎn)較高的過渡電阻和一些天氣因素如閃電，狂風(fēng)，高溫和低溫等的影響，這些因素都將導(dǎo)致傳輸線路的老化，破裂，從而導(dǎo)致接地故障的發(fā)生。本算法利用EMTP程序包產(chǎn)生的信號進(jìn)行分析驗(yàn)證。 y4=y4+i4(2,i)*i4(2,i)。 s15=s15+i1(2,i)*i5(2,i)。for i=200:300 s11=s11+i1(2,i)*i1(2,i)。y2=0。s13=0。線路139。k39。b=[1,4,6,4,1]。figure(1)。for i=200:400 x1=x1+i1(2,i)*i1(2,i)。ylabel(39。plot(t,i1,39。figure(1)。grid on。grid on。t=0:1/fs:2559/fs。Ic=Ic39。在這半年畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，唐老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，淵博的學(xué)識令我受益匪淺。本論文存在的不足及展望：，得到具有普遍意義的故障特征，才能有的放矢地應(yīng)用先進(jìn)的信號處理手段，得到更好的故障選線方法。本論文依據(jù)暫態(tài)零序電流的特點(diǎn)，提出基于暫態(tài)零序電流幅值和相位的綜合選線方法。當(dāng)中性點(diǎn)接入消弧線圈后，相當(dāng)于增加了一個(gè)感性支路，故障線路與非故障線路基波零序電流不再有特定的關(guān)系，但對于五次諧波而言，它們之間的關(guān)系仍然是確定的[20]。故障選線一般就是利用零序分量的特征實(shí)現(xiàn)的。4）該判據(jù)不受過渡電阻的影響。從而消弧線圈電感為 經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)線路參量線路1線路2線路3線路4線路5判斷結(jié)果故障非故障非故障非故障故障1）由于選線方法中給判斷量設(shè)定了門檻值，消除了諧波和零序電流互感器，模擬信號處理電路，數(shù)字濾波等不明信號的干擾；N值的設(shè)定，使得選線判據(jù)建立在大量數(shù)據(jù)判斷下，有效提高了選線的準(zhǔn)確性和靈敏性[13]。不同的解法器采用了不同的算法，因此性能也不同，可根據(jù)需要選擇。各線路組成如下表所示，整個(gè)出線架空線路總長度為62km，電纜線路總長度為13km。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地模型如下圖所示。 MATLAB仿真及實(shí)現(xiàn)[14,15,16]本論文采用MATLAB來模擬小電流接地系統(tǒng)單相接地故障。這對正確做出選線會有一定影響，但滿足如下算法要求。某些條件下，得到的故障線路與非故障線路零序電流幾乎不含有穩(wěn)態(tài)工頻電流（見圖32a，圖32b），某些條件下是穩(wěn)態(tài)工頻電流和暫態(tài)電流的疊加（見圖32c，圖32d），但穩(wěn)態(tài)工頻電流遠(yuǎn)低于暫態(tài)電流?；凇肮收暇€路零序電流和健全線路零序電流差異最大”原理的相關(guān)分析故障選線方法，利用故障暫態(tài)信號的幅值、相位綜合信息，具有較好的選線效果。該算法不適用母線故障時(shí)選線判斷。求解E1和E2的過程中，由于濾除了各線路零序電流中極為相似的不對稱分量和相似性較強(qiáng)的工頻穩(wěn)態(tài)分量，提高了選線保護(hù)裕度。，i=1，2，…，n。而故障線路由于附加零序電壓源的存在，其零序電流波形與其它線路的零序電流波形差異最大。因而，為了使相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果真正反映信號之間的相似性，就要排除信號幅度的影響，為此必須對相關(guān)運(yùn)算做歸一化處理。圖42（a） 中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)圖42（b）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng) 基于相關(guān)分析的選線方法相關(guān)函數(shù)是時(shí)域描述隨機(jī)信號統(tǒng)計(jì)特征的一個(gè)非常重要的數(shù)字特征。下圖為用式（1）對圖3進(jìn)行計(jì)算后的曲線。由單相接地故障暫態(tài)特征可知，假設(shè)參考饋線 j是非故障饋線，當(dāng)被測量饋線i也是非故障線時(shí)，和同相位，必然為正值；只有當(dāng)?shù)趇=c條被測量饋線是故障饋線時(shí)，和反相位，才有唯一的=為負(fù)值，因此可以斷定c為故障饋線。由于模擬電網(wǎng)局限性，本算例采用仿真電網(wǎng)（ MATLAB仿真及實(shí)現(xiàn)）進(jìn)行驗(yàn)證(1)仿真驗(yàn)證1中性點(diǎn)不接地，線路1在距離母線10km處，發(fā)生A相接地故障，過渡電阻為5，仿真得到的暫態(tài)零序電流波形如下圖所示=[ ]；=；啟動(dòng)上述判據(jù)，可準(zhǔn)確判斷線路1發(fā)生單相接地故障；(2)仿真驗(yàn)證2中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，線路2在距離母線7km處，發(fā)生A相接地故障，過渡電阻為5，仿真得到的暫態(tài)零序電流波形如下圖所示=[ ]；=；啟動(dòng)上述判據(jù)，可準(zhǔn)確判斷線路2發(fā)生單相接地故障 [11]故障線路零序電流的極性與所有健全線路均相反，可以此作為選線依據(jù)。當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，設(shè)計(jì)如下選線方法進(jìn)行判斷：（1）提取故障后各線路（m條出線）一周波內(nèi)零序電流的故障分量。（4）對于消弧線圈全補(bǔ)償電網(wǎng)，故障暫態(tài)分量是疊加在工頻穩(wěn)態(tài)分量上的。暫態(tài)分量的頻率和衰減速度與電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，變壓器線圈參數(shù)，過渡電阻等因素有關(guān)，但與中性點(diǎn)是否經(jīng)消弧線圈接地?zé)o關(guān)。本文采用單零點(diǎn)非遞歸算法對采樣信號進(jìn)行了50Hz基波陷波處理，得到處理后波形如下圖所示。3 小電流接地電網(wǎng)電弧接地故障模擬實(shí)驗(yàn)小電流接地模擬電網(wǎng)如下圖所示, ,為非故障饋線對地電容：為故障饋線對地電容；～ 為零序電流互感器；B為經(jīng)消弧線圈接地變壓器；為消弧線圈電感；為中性點(diǎn)接地電阻；為接地故障電阻，短接時(shí) =0。當(dāng)為零時(shí)，其值最大；當(dāng)為時(shí)，其值最小。因?yàn)樘幱谶^補(bǔ)償狀態(tài)，消弧線圈的磁化曲線應(yīng)保持線性關(guān)系，故 。故障發(fā)生在相電壓最大值附近時(shí)，高頻衰減的暫態(tài)零序電流最大，發(fā)生在相電壓最大值區(qū)間內(nèi)，暫態(tài)分量遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)分量，發(fā)生在相電壓過零點(diǎn)附近時(shí)最小。因此，暫態(tài)過程中，電容電流的最大值是和發(fā)生接地瞬間故障相電壓的瞬時(shí)值有關(guān)的。當(dāng)為零時(shí)，其值最小，當(dāng)為時(shí)其值最大。對于電纜線路，由于L很小而C很大，因此，過渡過程與架空線路相比，所經(jīng)歷的時(shí)間極為短促且具有較高的自由振蕩頻率，一般在1500~3000Hz之間[4]。本文僅分析充電電流的暫態(tài)過程。經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)單相暫態(tài)電流的分布如下圖所示圖26 單相接地暫態(tài)電流的分布電弧性接地是由于介質(zhì)承受不了兩端電壓而被擊穿所引起，經(jīng)常發(fā)生在相電壓接近于最大值的瞬間，暫態(tài)電容電流可看成兩部分電流之和：（1）由于故障相電壓突然而引起的放電電容電流，它通過母線而流向故障點(diǎn)，放電電流衰減很快，振蕩頻率高達(dá)數(shù)幾十kHz到幾百kHz，振蕩頻率主要決定于電網(wǎng)中線路的參數(shù)（R和L的數(shù)值）， 故障點(diǎn)的位置，以及過渡電阻的數(shù)值。下圖所示為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)發(fā)生 A相接地故障示意圖。（3）在非故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件對地電容電流之總和，數(shù)值一般較大，電容性無功功率的實(shí)際方向?yàn)榫€路流向母線[5]。此時(shí)，從接地點(diǎn)流回的電流，其有效值為，即正常運(yùn)行時(shí)，三相對地電容電流的算術(shù)和。此外，目前有些大城市的10Kv及20Kv系統(tǒng)的中性點(diǎn)也有采用經(jīng)小電阻接地的[1]。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的運(yùn)行方式涉及到很多因素，如絕緣水平、供電可靠性、接地保護(hù)方式、電壓等級、內(nèi)部過電壓、通信干擾、系統(tǒng)接線方式等。本文僅對得到的實(shí)驗(yàn)波形做了單零點(diǎn)非遞歸算法的陷波處理，提取暫態(tài)特征信號。所以，本文采用故障暫態(tài)分量，利用數(shù)字陷波處理的方法提取暫態(tài)特征，進(jìn)行故障選線。 本論文研究的目的和主要內(nèi)容本文探討的對象是小電流接地系統(tǒng)，即中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)單相接地故障一般發(fā)生在相電壓峰值附近，可以產(chǎn)生明顯的暫態(tài)電流，但是單相接地故障也可能發(fā)生在相電壓過零附近，此時(shí)故障零序電流中高頻暫態(tài)量小，感性衰減直流分量很大。欠補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)，殘流中不僅含有有功分量，同時(shí)含有容性無功電流分量，其幅值明顯大于全補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)的幅值，殘流的相位領(lǐng)先于零序性質(zhì)的中性點(diǎn)位移電壓。（3）影響小電流將接地系統(tǒng)故障選線準(zhǔn)確性和可靠性的因素很多。 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線難點(diǎn)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障選線問題之所以難以解決，主要原因有以下幾點(diǎn)：（1）故障邊界太復(fù)雜、隨機(jī)，難以用單一統(tǒng)計(jì)模型描述。其中有南自研究院研制的微機(jī)小電流接地系統(tǒng)單相接地選線裝置，其主要原理是比較線路零序電流5次諧波的大小和方向；華北電力大學(xué)利用零序電流的5次諧波比相原理研制的ML98型小電流接地系統(tǒng)單相接地微機(jī)選線裝置[2]。20世紀(jì)50年代我國有根據(jù)首半波極性研制成功的接地保護(hù)裝置和利用零序電流五次諧波研制成功的接地選線定位裝置。德國多使用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，并于20世紀(jì)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(hù)原理，研制了便攜式接地報(bào)警裝置。 對于故障選線的研究，在前蘇聯(lián)，小接地電流系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，并對其保護(hù)原理和裝置給予了很大重視，研制了幾代裝置，在供電和煤炭行業(yè)得到了應(yīng)用，保護(hù)原理從過電流、無功方向發(fā)展到了群體比幅。尤其在瞬時(shí)故障下，短路點(diǎn)可以自行滅弧，恢復(fù)絕緣，不需要運(yùn)行人員采取什么措施，這對于減少用戶短時(shí)停電次數(shù)具有積極意義[2]。110kV及以上電網(wǎng)采用中性點(diǎn)直接接地方式，在這種系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地時(shí)，短路電流很大，故稱大電流接地系統(tǒng)。電壓等級在110kV以下、6kV以上的中低壓配電網(wǎng)絡(luò)中，其中性點(diǎn)接地方式主要為非直接接地方式，即不接地或者經(jīng)過消弧線圈接地，這樣的系統(tǒng)一般稱為小電流接地系統(tǒng)[1]。但是，隨著配電網(wǎng)的迅速發(fā)展，電網(wǎng)中電纜線路的比例上升，纜線混合線路越來越多，系統(tǒng)線路也增多，系統(tǒng)單相接地故障電流增大，長時(shí)間運(yùn)行就容易使故障擴(kuò)大成兩點(diǎn)或者多點(diǎn)接地短路，弧光接地還會引起全系統(tǒng)過電壓，進(jìn)而損壞設(shè)備，破壞系統(tǒng)安全運(yùn)行，所以運(yùn)行人員必須及時(shí)查明故障線路，以便采取相應(yīng)對策解除故障，恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行。裝置由電磁式繼電器，晶體管發(fā)展到了模擬集成電路和數(shù)字電路，而微機(jī)構(gòu)成的裝置較少。法國使用中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)幾十年后，現(xiàn)在正以中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)取代中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地系統(tǒng)，同時(shí)開發(fā)了高新技術(shù)產(chǎn)品：零序?qū)Ъ{接地保護(hù)。70年代后期，上海繼電器廠和許昌繼電器廠等單位研制生產(chǎn)了一批有選擇性的接地信號裝置，如反映中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)零序功率方向保護(hù)ZD4型保護(hù)，反映經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)5次諧波零序功率方向的ZDZD6型保護(hù)。到目前為止，基于不同選線理論已經(jīng)先后推出了幾代產(chǎn)品。（2）故障穩(wěn)態(tài)分量小，給信號的檢測和選線判斷造成困難。①補(bǔ)償電網(wǎng)失諧度的影響。當(dāng)電流諧振回路工作于過補(bǔ)償狀態(tài)時(shí)，殘流中含有有功分量和感性無功分量，殘流相位滯后于中性點(diǎn)位移電壓。④電流互感器和電壓互感器的影響。主要討論的是在小電流接地系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，如何正確的進(jìn)行故障線路的選擇。研究的主要內(nèi)容有：首先分析了小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障穩(wěn)態(tài)過程和暫態(tài)過程，為選線方法尋找理論依據(jù)。最后，給出本文的選線判據(jù)。變壓器Y線圈的中性點(diǎn)，目前有三種處理方式，一是不接地，10~35Kv系統(tǒng)多屬這類情況。中性點(diǎn)直接接地與經(jīng)小阻抗接地屬于有效接地系統(tǒng)或大電流接地系統(tǒng)，中性點(diǎn)不接地、中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地和經(jīng)高阻抗接地屬于非有效接地系統(tǒng)或者小接地電流系統(tǒng)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中有發(fā)電機(jī)（F）和多條線路存在時(shí)，每臺發(fā)電機(jī)和每條線路，每臺發(fā)電機(jī)和每條線路對地均有電容存在，設(shè)以，等集中電容來表示，當(dāng)線路II A相接地后，如果忽略負(fù)荷電流和電容電流在線路阻抗上的電壓降，則全系統(tǒng)A相對地的電壓等于零，因而各元件A相對地的電容電流也等于零，同時(shí)B相和C相得對地電壓和電容電流也都升高倍，仍可用式()至式()表示。據(jù)上述分析，當(dāng)中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時(shí)，在中性點(diǎn)要流過全系統(tǒng)的對地電容電流，如果此電流過大，就會在接地點(diǎn)燃起電弧，引起弧光過電壓，從而使非故障相的對地電壓進(jìn)一步升高，因此，使絕緣破壞，形成兩點(diǎn)或者多點(diǎn)的接地短路，造成停電事故。中性點(diǎn)位移電壓變?yōu)楣收宵c(diǎn)零序電壓，中性點(diǎn)接入消弧線圈