【正文】 致 謝 17 致 謝 本論文的研究工作是在指導教師的指導和熱情鼓勵下完成的。本章結(jié)合實際情況，對小電流系統(tǒng)選線問題中的檢測信號原因和誤判斷原因進行了分析，具有指導的意義。 (2)零序濾序器的誤差分析工程實際中使用的零序濾序器大多為三相保護用電流互感器的組合，即用三 相保護電流合成零序電流，眾所周知零序濾序器本身固有的不平衡輸出使其準確性較低，而且一般保護用電流互感器在一次電流低于 50％額定電流值時誤差已不能保證，隨著系統(tǒng)容量的增大考慮到電流互感器飽和的原因，保護所使用的電流互感器的變比逐漸增大，額定一次電流值多大于等于 600 A，因此在接地電容電流小于 10A 的小電流接地系統(tǒng)使用零序濾序器，單相電容電流僅為保護用互感器一次額定電流的 ％，互感器綜合誤差根本無法保證?？芍毫阈螂娏骰ジ衅鞯碾娏髯儽戎惦S一次電流值變化很大，而一次電流在小于 1 A 時，已經(jīng)不能再給出具體的二次電流輸出值。如該系統(tǒng)接地故障電流大于 10A 時，規(guī)程規(guī)定要裝設(shè)消弧線圈進行補償，帶有消弧線圈補償時接地故障電流更小，在這樣小的原方電流下常規(guī)零序電流互感器的變比和相角誤差均很大，所以一般各互感器生產(chǎn)廠家對零序電流互感器均不能給出變比，也無誤差保證指標。套管型電流互感器原方繞組僅有 1 匝，原方電流里激磁電流占的比例較大，造成較大誤差。 (1)零序電流互感器誤差分析零序電流互感器的工作條件屬于套管型 (或稱母線型 )電流互感器，這種電流互感器原方無繞組，而是將被測回路的導體 (引線套管或匯流排 )或電纜穿過它的內(nèi)孔，作為原方繞組，因而僅有 l 匝。以上，當一次零序電流小于 1 A 時二次側(cè)基本無電流輸出，無法保證接地檢測的準確度，且選線檢測裝置用的電流變換器線性性能差，目前變電站自動化系統(tǒng)的選線檢測元件大多按保護級選擇，保護級互感4 小電流系統(tǒng)選線問題 13 器在所測電流遠小于額定電流值時，綜合誤差難以滿足要求，兩級電流變換元件的總誤差是造成現(xiàn)場誤判的主要原因。工程上所采用的零序電流互感器精度太低。 (4)電容電流波形的不穩(wěn)定小電流系統(tǒng)的單相接地故障，常常是間歇性的不穩(wěn)定弧光接地，因而電容電流波形不穩(wěn)定，對應的諧波電流大小隨時在變化。 (3)隨機因素影響的不確定我國配電網(wǎng)一般都是小電 流系統(tǒng)，其運行方式改變頻繁，造成變電站出線的長度和數(shù)量頻繁改變，其電容電流和諧波電流也頻繁改變；此外，母線電壓水平的高低，負荷電流的大小總在不斷地變化；故障點的接地電阻不確定等等。從小電流系統(tǒng)單相接地時與正常運行時，狀態(tài)信息的不同看，故障線路的判定似乎非常容易，然而事實并非如此，其原因主要有以下四點： (1)電流信號太小小電流系統(tǒng)單相接地時產(chǎn)生的零序電流是系統(tǒng)電容電流，其大小與系統(tǒng)規(guī)模大小和線路類型 (電纜或架空線 )有關(guān)，數(shù)值甚小，經(jīng)中性點接人消弧線圈補償后，其數(shù)值更小，且消弧線圈的補償狀態(tài) (過補償、欠補償、完全補償 )不同，接地基波電 容電流的特點與無消弧線圈補償時相反或相同，對于有消弧線圈的小電流系統(tǒng)采用 5次諧波電流或零序電流有功功率方向檢測，而 5次諧波電流比零序電流又要小 20～50 倍，此問題對于 SFB 頻段不存在。3 多判據(jù)信息融合選線方法 11 最后對各個判據(jù)的數(shù)值屬性進行融合，得出一個綜合選線結(jié)果。顯然某一選線方法所依據(jù)的特征相對明顯時，我們應給予這種判據(jù)更多的重視。 模糊選線 模糊選線是運用模糊理論實 現(xiàn)多判據(jù)選線信息融合，根據(jù)判據(jù)規(guī)則建立各選線方法的故障測度隸屬函數(shù) (表征一條線路表現(xiàn)出故障特征程度的數(shù)值屬性描述 )和各選線方法的權(quán)系數(shù)隸屬函數(shù) (表征一種方法的可信度 )。繼承和發(fā)揚了上述選線方式的優(yōu)點，研究如何進行多判據(jù)的信息智能融合。從這個意義上說，群體選線方式具有優(yōu)良的性質(zhì)。群體選線方式可以認為是一種特征級的融合。 從信息融合的觀點看，群體選線方式可以理解為具備了低級的融合含義。選線裝置綜合利用電網(wǎng)中各線路的測量數(shù)據(jù)做出選線識別，使選線性能大幅度提高。 第二個階段是群體選線方式階段，典型方法是群體比幅比相法。孤立選線方式配置簡單，常規(guī)繼電器即可實現(xiàn)，不需要專門的選線裝置。第一個階段是孤立選線方式階段，典型方法是零序電流過流保護和零序無功方向保護。 （ 1）突變量檢測法： 該方法去噪與選線相結(jié)合，抗干擾強，計算精度受采樣頻率西安交通大學網(wǎng)絡(luò)教育學院論文 10 影響較小，計算量小，精度高，因此選擇作為第一種選線原理； （ 2）零序有功功率法：由于 NES 中消弧線圈自身電阻及串并聯(lián)電阻的影響，使得零序有功功率法具有較高的靈敏度，因此選擇作為第二種選線原理； （ 3）零序?qū)Ъ{法：該方法利用中性點不接地系統(tǒng)或中性點諧振接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，測得的 故障線路零序?qū)Ъ{大小和相位發(fā)生變化的原理進行故障選線，根據(jù)各線路實際零序?qū)Ъ{設(shè)定整定值，選線更加靈敏和可靠，作為第三種選線原理。因此選擇零序電流比相法作為第三種選線原理，與前兩種方法配合 可以實現(xiàn)對零序電流幅值和相位信息的充分利用。因此選擇零序電流比幅法作為第二種選線原理，與零序無功功率法配合可以實現(xiàn)對零序電流幅 值信息的充分利用； （ 3）零序電流比相法：前面兩種選線原理在判斷時都是以零序電流量的幅值為側(cè)重點，兼顧了其相位反映出來的容性或者感性的性質(zhì)，但均沒有充分利用零序電流的相位信息，這樣有可能會同時出現(xiàn)誤判。 （ 1）零序無功功率法：由以上分析可知，該選線原理對于 NUS 選線準確率較高，因此選擇作為第一種選線原理； （ 2）零序電流基波比幅法：由于零序無功功率法只是抽取了各條線路零序電流中的無功部分進行比較，在某些情況下可能會受到相位測量的影響。下面分別為 NUS、 NES和 NRS選出三種使用效果較好且彼此間互補性較好的選線原理。 3 多判據(jù)信息融合選線方法 9 3 多判據(jù)信息融合選線方法 引言 各種選線原理針對的故障特征量各不相同，因此在實際選線中可能會由于某些故障特征量的信號微弱或差異不顯著而造成某些選線原理不能得出正確結(jié)果。僅利用以往電流幅值大小與相位相反等常規(guī)方法難以取得令人滿意的結(jié)果，所以研究者開始把現(xiàn)代信號處理技術(shù)與人工智能應用于這一難題的分析。該算法通過不同頻段的相位信息采用計數(shù)累加的方式判斷故障線路，理論上很完美，但抗干擾能力不強是此類方法的本質(zhì)不足，特別是對于瞬時性接地故障尤其容易引起誤判。文獻 [12]提出的首半波法實際就是利用接地故障基波暫態(tài)電流的相位信息，該算法對于電弧性接地和接地時的相位信息非常敏感，在實際應用中抗干擾能力不強。由于暫態(tài)電流中有功分量所占的比例比較小，因此，暫態(tài)能量法對暫態(tài)信號的利用不充分，檢測靈敏度低。故障線路的能量函數(shù)幅值最大，極性為負，與非故障線路的相反，據(jù)此可選擇接地線路。下面將介紹幾種比較新的利用暫態(tài)信號的選線方法。 20 世紀 70 年代以來，微機繼電保護技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。暫態(tài)保護技術(shù)的實施關(guān)鍵是接地電容電流的暫態(tài)特征分量的提取和暫態(tài)保護判據(jù)的建立，而暫態(tài)量的成分和大小都受到系統(tǒng)的運行方式、故障類型及故障時刻等多種因素的影響 [10]。然而小電流接地故障暫態(tài)電流幅值是穩(wěn)態(tài)對地電容電流的幾倍到十幾倍，數(shù)值在數(shù)十安培到數(shù)百安培之間，并且不受消弧線圈影響。該算法具有較好的準確性和適應性，但是對于間歇瞬時性接地故障幾乎 失效。 零序?qū)Ъ{法 小電流接地系統(tǒng)的零序網(wǎng)絡(luò)可以等效為一空載均勻傳輸線，一般可以忽略線路的阻抗，零序電流主要為對地電容電流和電導泄露電流。由于負序電源阻抗比較小，故障線路負序電流絕大部分流入了電源回路，使得非故障線路的負序電流比較小，有利于接地選線。而且對電纜線路來說，這一問題更為突出。為了提高靈敏度，有的裝置采用瞬時在消弧線圈上并聯(lián)接地電阻的做法加大故障電流中的有功分量。在設(shè)計具體的選線裝置時，可利用零序電壓與零序電流計算并比較各線路零序有功功率的大小與方向來確定故障線路。非故障線路和消弧線圈的有功電流方向相同且都經(jīng)過故障點返回，因此，故障線路有功分量比非故障線路大且方向相反。主要原因是故障電流中的 5 次諧波含量較小 (小于 10% ) ，檢測靈敏度低；多次諧波平方和法雖然能在一定程度上克服單次諧波信號小的缺點，但并不能從根本上解決問題。為了進一步提高靈敏度，可將各線路