【正文】 G、 可。同一次故障不同信號(hào)的錄波數(shù)據(jù)可以同屏以不同顏色顯示，便于比較分析。 D、 應(yīng)錄取故障發(fā)生前后 500 個(gè)周波和故障消失前后 40 個(gè)周波的波形數(shù)據(jù)。 B、 錄波信號(hào)包括各相對(duì)地電壓、零序電壓和各支路零序電流信號(hào)。 （ 5）對(duì)每個(gè)子 過(guò)程進(jìn)行頻域分析，判斷故障類(lèi)型； （ 6）選線(xiàn)原理是：通過(guò)對(duì)信號(hào)時(shí)域、頻域的全面搜索，得到此次故障的最強(qiáng)特征域。 ZXJII 綜合故 障診斷及錄波裝置采用了如下創(chuàng)新和診斷方法 （ 1）裝置輸入電流、電壓信號(hào)通道的采樣率高達(dá) （是其他廠(chǎng)家的 34 倍），實(shí)時(shí)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行錄波，一直保存最近 1500 周波數(shù)據(jù)； （ 2）對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算，一旦有暫態(tài)出現(xiàn)，則將該暫態(tài)過(guò)程前后的波形截取下來(lái)（所有信號(hào)），進(jìn)行在線(xiàn)分析，同時(shí)將該過(guò)程記錄并存入硬盤(pán) （ 3）通過(guò)對(duì)比各零序信號(hào)的一致性來(lái)判斷是否是 PT 或 CT 故障。 ZXJII 綜合故障診斷及錄波裝置應(yīng)用 高端 32 位 600MHz DSP（數(shù)字信號(hào)處理）技術(shù)及雙 CPU 的硬件設(shè)計(jì)，對(duì)故障前后的波形進(jìn)行長(zhǎng)周期，高精度錄波，采用基于故障過(guò)程分析的辨識(shí)方法實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的故障辨識(shí)及單相接地選線(xiàn)，對(duì)中壓電網(wǎng)的供電安全可靠意義重大。如何根據(jù)故障信號(hào)特點(diǎn)選擇選線(xiàn)技術(shù)，并將多種技術(shù)合理的融合，發(fā)揮各種選線(xiàn)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從而提高選線(xiàn)準(zhǔn)確性，是小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線(xiàn)的發(fā)展方向。 信號(hào)注入法經(jīng)高阻接地時(shí)，注入信號(hào)微弱而不易檢測(cè)；弧光接地時(shí)諧波含量豐富，注入信號(hào)極易受到干擾；電弧接地時(shí)含有豐富的諧波分量，不論注入信號(hào)取哪一頻帶，都有可能識(shí)別不出。另外，拉線(xiàn)法也不利 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 31 用人身、設(shè)備的安全。 小波法如果在接地電阻過(guò)大或在相電壓過(guò)零值附近發(fā)生故障，易發(fā)生誤選。 電流增量法短線(xiàn)故障時(shí)，長(zhǎng)線(xiàn)路的影響不是很大，但是電流增量法在過(guò)渡電阻較大的情況下不能正確選線(xiàn)。 五次諧波法在過(guò)渡電阻較小、相電壓最大值時(shí)發(fā)生故 障可以正確選線(xiàn)，但是當(dāng)短線(xiàn)故障時(shí)，不能消除長(zhǎng)線(xiàn)路的影響，選線(xiàn)效果較差，且當(dāng)系統(tǒng)受到噪聲干擾時(shí)，也沒(méi)有明顯的反相關(guān)系，不能正確選線(xiàn)。 本章小結(jié) 通過(guò)上面的比較研究發(fā)現(xiàn)： 群體比幅比相法在過(guò)渡電阻較小的情況下，當(dāng)故障發(fā)生在相電壓最大值附近時(shí)可以正確選線(xiàn)。注入電流信號(hào)沿接地線(xiàn)路的接地相流動(dòng)，并經(jīng)接地點(diǎn)入地，用信號(hào)探測(cè)裝置對(duì)每一條出線(xiàn)進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)到注入信號(hào)的線(xiàn)路即故障線(xiàn)路。 信號(hào)注入法 信號(hào)注入法突破了長(zhǎng)期以來(lái)使用故障產(chǎn)生信號(hào)選線(xiàn)的框架，不利用故障產(chǎn)生的信號(hào)，而是向系統(tǒng)注入外部信號(hào)進(jìn)行選線(xiàn)。但是負(fù)序電流受負(fù)荷不平衡的影響很大，而配電網(wǎng)的不平衡通常很高，所以 負(fù)序電流法很容易發(fā)生誤判。其缺點(diǎn)使易受負(fù)荷、 CT 不平衡影響。 負(fù)序電流法 由于變壓器電感的存在，使故障產(chǎn)生的絕大部分負(fù)序電流通過(guò)變壓器流過(guò)高壓系統(tǒng)，而健全線(xiàn)路的負(fù)序電流相比之下非常小，且相位相反。 拉線(xiàn)法 拉線(xiàn)法即傳統(tǒng)采用無(wú)選擇性絕緣監(jiān)視裝置的方法，此種裝置僅利用當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)同一電壓等級(jí)的所有母線(xiàn)及出線(xiàn)上將出現(xiàn)相同的零序電壓，當(dāng)斷開(kāi)某條線(xiàn)路時(shí)零序電壓消失，則表明接地故障發(fā)生在該線(xiàn)路上。小波法選線(xiàn)技術(shù)的難點(diǎn)在于小波基函數(shù)與小波分解尺度的選擇，另外，如果接地電阻過(guò)大或在相電壓過(guò)零值附近發(fā)生故障，暫態(tài)電流的高頻 分量過(guò)小，易發(fā)生誤選。小波變換具有時(shí)頻聚焦特性，對(duì)于非平穩(wěn)信號(hào)具有比傅立葉變換更好的分析效果。 母線(xiàn)故障 當(dāng)母線(xiàn)故障時(shí)，波形如圖 311所示 : 開(kāi)始 Y N 顯示結(jié)果 故障線(xiàn)路 母線(xiàn)故障 是否有與其它反相位的線(xiàn)路 計(jì)算各線(xiàn)路故障后半周期的電流幅值 I 和初始相角 ? 選出幅值三個(gè)最大值所在的線(xiàn)路 j、 k、 m并比較其相角 ?О 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 29 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 186420246t/si/A 圖 311 線(xiàn)路零序電流 母線(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)用首半波法可以準(zhǔn)確選線(xiàn)。0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 8 0 6 0 4 0 2 0020406080100120t/si/A故障線(xiàn)路 圖 38 線(xiàn)路零序電流 當(dāng)故障發(fā)生在相電壓過(guò)零值附近時(shí)，電流的暫態(tài)分量值較小，如果不采取有效方法，極易引起極性誤判。但故障發(fā)生在 相電壓過(guò)零值附近時(shí)，電流的暫態(tài)分量值較小，易引起極性誤判。 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 3 0 2 0 1 00102030405060t/si/A故障線(xiàn)路 圖 37 全補(bǔ)償時(shí)的零序電流 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 27 首半波法 首半波法的原理基于接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間這一假設(shè)。 例如，某 10kV 中性點(diǎn)經(jīng)自動(dòng)調(diào)諧消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)，過(guò)補(bǔ)償 15％時(shí)的零序電流信號(hào)如圖 36所示。 在母線(xiàn)故障時(shí)，電流增量法能夠正確選線(xiàn)，且受過(guò)渡電阻影 響較小。目前，自動(dòng)調(diào)諧消弧線(xiàn)圈基本運(yùn)用這種技術(shù)。目前，手動(dòng)調(diào)諧的消弧線(xiàn)圈已經(jīng)逐步被自動(dòng)調(diào)諧消弧線(xiàn)圈所取代，自動(dòng)調(diào)諧消弧線(xiàn)圈自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)電容，正常情況下消弧線(xiàn)圈處于過(guò)補(bǔ)償 15％的狀態(tài)，發(fā)生接地后自動(dòng)調(diào)諧到全補(bǔ)償狀態(tài)，減小接地電流。和消弧線(xiàn)圈的自動(dòng)調(diào)節(jié)配合使用，對(duì)瞬間熄滅電弧和故障選線(xiàn)十分有利。因此，通過(guò)對(duì)各條出線(xiàn)在失諧度改變前后零序電流的變化進(jìn)行對(duì)比，變化最大的即為故障線(xiàn)路。本方法同樣也能抵制干擾的影響進(jìn)行正確選線(xiàn)。 在短線(xiàn)路發(fā)生故障的情況下，長(zhǎng)線(xiàn)路的影響不大，可以正確選線(xiàn)。從物理意義上來(lái)講，就是在故障系統(tǒng)中，故障線(xiàn)路提供了零序能量而非故障線(xiàn)路（包括母線(xiàn)和消弧線(xiàn)圈）消耗了能量，所以故障線(xiàn)路的能量為負(fù)值，且絕對(duì)值等于所有非故障線(xiàn)路能量絕對(duì)值之和，可以以此作為選線(xiàn)的判據(jù)，即對(duì)每條線(xiàn)路作（ 38）式的積分，積分值為負(fù)而且絕對(duì)值最大的就是故障線(xiàn)路。則此時(shí)式（ 38）定義的能量就為故障系統(tǒng)中線(xiàn)路 j上一個(gè)工頻周期的能量。對(duì)于消弧線(xiàn)圈支路也可以看成一條線(xiàn)路，只是要把 i0j改為 iL。同樣，零序電壓也為三相電壓之和的 1/3。此能量同樣具有零序阻性電流的特點(diǎn) ，可以作為選線(xiàn)的判據(jù)。但從零序電流中分解阻性分量在接地故障暫態(tài)過(guò)程實(shí)現(xiàn)困難。但此時(shí)零序電流中的阻性分量與補(bǔ)償無(wú)關(guān)，即故障線(xiàn)路的零序電流的阻性分量與非故障線(xiàn)路的零序電流的阻性分量方向相反，且故障線(xiàn)路零序電流阻性分量的絕對(duì)值最大。 能量函數(shù)法的基本原理 在補(bǔ)償電網(wǎng)中，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，接地點(diǎn)的電容電流得到消弧線(xiàn)圈感性電流的補(bǔ)償，使得故障點(diǎn)的殘余電流很小，有利于接地電弧熄 滅。 零序?qū)Ъ{法定義零序測(cè)量導(dǎo)納為零序電流和零序電壓之比，通過(guò)分析各條線(xiàn)路零序測(cè)量導(dǎo)納在導(dǎo)納相量平面上的分布確定故障線(xiàn)路，該方法實(shí)際上是用線(xiàn)路零序測(cè)量導(dǎo)納來(lái)描述零序電流的有功分量。 能量函數(shù)法通過(guò)式（ 35）計(jì)算能量函數(shù)的值，即 Wk=?U0(k)I0(k) （ 35） 能量函數(shù)的值能體現(xiàn)有功分量的大小和方向，這樣可以實(shí)現(xiàn)故障 選線(xiàn)。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地系統(tǒng)中的消弧線(xiàn)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(shí)流過(guò)消弧線(xiàn)圈的零序電流中含有有功分量 gLUof，開(kāi)始 Y N 顯示結(jié)果 故障線(xiàn)路 母線(xiàn)故障 是否有與其它反相位的線(xiàn)路 計(jì)算各線(xiàn)路的五次諧波分量幅值 I 和初始相角 ? 選出幅值三個(gè)最大值所在的線(xiàn)路 j、 k、 m并比較其相角 ?О 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 23 即有 I0N = gLUof + jfUL 01? (33) 而在線(xiàn)路中只有故障線(xiàn)路零序電流中才含有有功分量，且為－ gLUof，即有 [3] I0N = gLUof jfUCL 00 )1( ?? ?? (34) 所以，通過(guò)提取線(xiàn)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(xiàn)路相反的就是故障線(xiàn)路。但是下文給出的有功分量法將能夠給出正確選線(xiàn)。 母線(xiàn)故障時(shí)，用五次諧波法雖然可以正確選線(xiàn)，但是幅值都較小，在這樣的情況下，很容易誤選。 五次諧波法對(duì)于電弧故障時(shí)的選線(xiàn)效果不是很好 ,尤其是大過(guò)渡電阻時(shí)，小 故障角時(shí)故障接地很難正確選出故障線(xiàn)路。由于系統(tǒng)中的五次諧波含量很大，因此多數(shù)裝置采用五次諧波開(kāi)始 Y N 顯示結(jié)果 故障線(xiàn)路 母線(xiàn)故障 是否有與其它反相位的線(xiàn)路 計(jì)算各線(xiàn)路故障后半周期的電流幅值 I 和初始相角 ? 選出幅值三個(gè)最大值所在的線(xiàn)路 j、 k、 m并比 較其相角 ?О （ 32） 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 22 法選線(xiàn)，但是當(dāng)接地過(guò)渡電阻很大時(shí)，五次諧波含量很小，此時(shí)會(huì)影響選線(xiàn)的準(zhǔn)確性。 群體比幅比相法實(shí)現(xiàn)流程圖如圖 32所示 圖 32 選線(xiàn)流程圖 群體比幅比相法在過(guò)渡電阻較小的情況下，故障發(fā)生在電壓最大值附近時(shí)，選線(xiàn)效果較好。當(dāng)中性點(diǎn)不接地時(shí)，故障線(xiàn)路始端的零序電流 If0，為所有非故障線(xiàn)路零序電流之和，而方向是自線(xiàn)路流向母線(xiàn)，即有 [3] If0 = ??fi iI0= ??fi icI (31) 但是當(dāng)線(xiàn)路較短或者經(jīng)大電阻接地時(shí)，零序電流幅值很小，此時(shí)零序電流的相位誤差將很大，導(dǎo)致選線(xiàn)錯(cuò)誤。該方法是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的常用選線(xiàn)方法，被大多數(shù)選線(xiàn)裝置所采用，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)基于系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)故障分量的最好的原理。需要說(shuō)明的是，零序分量嚴(yán)格說(shuō)來(lái)只能針對(duì)穩(wěn)態(tài)信號(hào)，本文所說(shuō)的零序暫態(tài)信號(hào)表示的是三相暫態(tài)信號(hào)之和。 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 20 第三章 .選線(xiàn)技術(shù)和原理比較研究 概述 現(xiàn)有小電流單相接地故障選線(xiàn)的方法有多種，但是，每一種選線(xiàn)方法都有自己的獨(dú)到之處和局限性，本章將逐一介紹各種選線(xiàn)方法的基本原理、適用范圍和存在的不足。暫態(tài)電感電流的頻率和工頻相等，持續(xù)時(shí)間一般可達(dá) 2～ 3 個(gè)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]。暫態(tài)接地電流的幅值雖然很大，但是持續(xù)時(shí)間很短，約為 ～ 個(gè)工頻周期。 綜合以上分析可知，當(dāng)單相接地故障發(fā)生后，在故障點(diǎn)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(guò)。在暫態(tài)過(guò)程的初始階段，暫態(tài)接地電流的特性主要由暫態(tài)電容電流的特性所決定，為了平衡暫態(tài)電感電流中的直流分量，于是暫態(tài)接地電流中便產(chǎn)生了與之大小相等、方向相反的直流分量，它雖然不會(huì)改變接地電流的首半波的極性，但對(duì)幅值卻能帶 來(lái)明顯的影響。由前面的分析可知，雖然兩者的 ?C與 ?L相差不大，但頻率卻差別懸殊，故兩者不可能相互補(bǔ)償。當(dāng) ?＝ 0時(shí)，其值最大；當(dāng) ?＝ ?/2 時(shí)，其值最小。 因 RLω L，故可取 Z?ω L， ?＝ 0。因前面已假定三相的對(duì)地電容彼此相等，故在接地故障開(kāi)始之前，消弧線(xiàn)圈中沒(méi)有電流通過(guò)，即 ?L 為零。 根據(jù)圖 可寫(xiě)出下列微分方程式： UФ msin(ω t＋ ? )＝ RLiL+W dtdL? (24) 式中， W為消弧線(xiàn)圈相應(yīng)分接頭的線(xiàn)圈匝數(shù)， ?L為消弧線(xiàn)圈鐵心中的磁通。它可能較穩(wěn)態(tài)值大幾倍或幾十倍。因?yàn)槭剑?22）中的自由振蕩分量 ic′中含有 sin?和 cos?兩個(gè)因子， 設(shè)計(jì)（論文）專(zhuān)用紙 17 故從理論上講，在相角為任意 ?值發(fā)生接地故障時(shí)，均會(huì)產(chǎn)生自由振蕩分量。 若系統(tǒng)的 運(yùn)行方式不變，則 ?c為一常數(shù)。因?yàn)榧芸站€(xiàn)的波阻抗為 250Ω～ 500Ω，同時(shí)，故障點(diǎn)的接地電阻一般較小，弧道電阻又常可忽略不計(jì)，一般都滿(mǎn)足 R02CL0的條件，所以，電容電流具有周期性的衰減特性，其自由振蕩頻率一般 為 300～ 1500Hz，電纜線(xiàn)路的電感遠(yuǎn)較架空線(xiàn)路小，而對(duì)地電容卻較后者大許多倍，但一般電纜線(xiàn)路仍滿(mǎn)足 R02CL0的條件，故電容電流仍具有周期性的衰減振蕩特性，但它暫態(tài)過(guò)程的振蕩頻率很高，持續(xù)時(shí)間很短，其自由振蕩頻率一般為 1500～ 3000Hz。這樣利用 C 、 L0 、 R0組成的串聯(lián)回路和作用于其上的零序正弦電源電壓 u0，便可以確定暫態(tài)的電容電流 Ic。此時(shí)可以不考慮故障點(diǎn)的接地電弧和弧道電阻，零序回路的參數(shù)也最容易確定，