【正文】 最后，我要感謝我的父母，感謝他們一直以來(lái)對(duì)我的支持，鼓勵(lì)和肯定謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給所有關(guān)心支持和幫助我的老師，親人，朋友們。劉明學(xué)長(zhǎng)也是通過(guò)各種途徑幫我搜集資料，給我軟件問(wèn)題上的答疑解惑。在通過(guò)和他討論以后，許多細(xì)節(jié)的問(wèn)題都迎刃而解。同學(xué)中，最要感謝的是郝越、蔡維維學(xué)姐和劉明學(xué)長(zhǎng)。還要感謝張俊芳老師，雖然她不是我的指導(dǎo)老師，但是當(dāng)我因?yàn)镸atlab以及相關(guān)資料搜集匱乏時(shí)，張老師都給了我很大的支持。在寫(xiě)論文的過(guò)程中，無(wú)論從課題的確定，進(jìn)度的把握，還是論文完成后的修改，都老師都給予了無(wú)私的指導(dǎo)、鼓勵(lì)和支持。外加剛考完研的我們，多少?gòu)男睦砩隙加兴潘?。首先，要感謝我的指導(dǎo)老師都洪基副教授。這篇論文可以說(shuō)是大四最后一個(gè)學(xué)期以來(lái)，學(xué)習(xí)和研究成果的總結(jié)。通過(guò)建立了一個(gè)三回路的小電流接地系統(tǒng)仿真模型，對(duì)零序電流比幅法、零序電流相位法、零序功率方向法和五次諧波法，四種基本選線方法進(jìn)行了仿真．從仿真結(jié)果可知，配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、線路對(duì)地電容等因素的不斷變化，使在自動(dòng)選線裝置中單純應(yīng)用一種選線方法，選線的成功率是較低的．只有準(zhǔn)確區(qū)分各種選線方法的作用域，發(fā)揮各種選線方法的互補(bǔ)性，才能提高選線的準(zhǔn)確率 。Matlab仿真平臺(tái)的出現(xiàn)，使電力系統(tǒng)工程師從繁瑣的建模、編程中解放出來(lái)，其概念清晰，操作簡(jiǎn)單，有廣闊的應(yīng)用拓展空間。通過(guò)仿真可得，影響零序電流波形的因素包括：接地方式、故障位置、故障初始角、負(fù)載等，通過(guò)仿真可得該判據(jù)有比較好的抗干擾能力，能正確的選出故障線路。而目前，在我國(guó)，通過(guò)獲得零序電流情況下的選線也是比較完善和成熟的。零序電流的出現(xiàn)會(huì)增加電流在傳輸過(guò)程中的損耗和系統(tǒng)的不穩(wěn)定性。其余多數(shù)選線方法都是基于故障后的穩(wěn)態(tài)信號(hào)進(jìn)行分析，但NUGS穩(wěn)態(tài)時(shí)的接地電流很小，使基于幅值比較的保護(hù)選線精度降低，基于相位比較的保護(hù)因“時(shí)針效應(yīng)”而誤選。但是，由于裝置要使用的諧波分量在信號(hào)中所占比例較小，難于分離和提取，及負(fù)荷的諧波干擾，使基于諧波原理的裝置在實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)誤判。且受TA不平衡電流、過(guò)渡電阻大小、繼電器工作電壓死區(qū)及系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，易誤判，并對(duì)NES失效。5．5 四種選線方法的適用性比較每一種選線方法都有一定的適用范圍，通過(guò)對(duì)幾種常用選線方法的仿真研究，可以得出以下結(jié)論：零序電流比幅法：零序電流比幅法概念清楚、原理簡(jiǎn)單，但受線路長(zhǎng)度、線路回路數(shù)的影響較大，同時(shí)受接地弧光電阻的影響較大．相同條件下，對(duì)金屬性單相接地故障，系統(tǒng)回路數(shù)較多的電纜線路，本方法選線效果較好．由于弧光接地電阻的存在及變化，使零序電流變小，實(shí)際應(yīng)用中受外界影響較大．在實(shí)際應(yīng)用中，由于零序電流互感器誤差的影響，使故障線路和非故障線路的零序電流相差不大，該方法極容易發(fā)生誤判或漏判，不能保證長(zhǎng)期有效．因而該方法對(duì)電流互感器的性能一致性要求較高．由于消弧線圈電感電流的補(bǔ)償作用，零序電流比幅法不適合于經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)．由于高阻的存在降低了零序電流，零序電流比幅法同樣不適合于高阻接地系統(tǒng)．零序電流相對(duì)相位法：利用故障線路零序電流與非故障線路零序電容電流流動(dòng)方向相反特點(diǎn)找出故障線路。當(dāng)線路較少或線路較短時(shí)，單相接地故障線路5次諧波零序電流較小，方向也難判別。5次諧波電流大小隨運(yùn)行方式的變化而變化，而且故障電流中5次諧波含量較小(小于故障電流的10％)，受TA不平衡電流和過(guò)渡電阻的影響，保護(hù)裝置難以整定。NES中的消弧線圈是按照基波整定的，即有ωL=ωC和5ωL15ωC，可忽略消弧線圈對(duì)五次諧波產(chǎn)生的補(bǔ)償效果，知零序電流五次諧波分量在NES中有著與NUS中零序電流基波相同的特點(diǎn)，再利用前述原理（如群體比幅、比相法等），即可解決NES的選線問(wèn)題。5．4 5次諧波比較法由于諧波電流方向原理所使用的高次諧波分量較小，易受干擾，實(shí)際運(yùn)行中多使用五次諧波分量法。該方法根據(jù)各條出線電氣量來(lái)區(qū)分故障線路和健全線路，具有自舉特點(diǎn)。無(wú)功功率0(取無(wú)功功率由母線流向線路為正方向)的線路為故障母線。該方法適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，判別依據(jù)是故障線路零序電流無(wú)功分量落后于零序電壓90。故障線路經(jīng)接地點(diǎn)與消弧線圈構(gòu)成低阻抗回路，零序電流為所有非故障線路電容電流及LR串聯(lián)支路電流向量之和，故障線路有功電流明顯大于非故障線路，通過(guò)檢測(cè)各線路零序電流有功分量大小就可確定故障線路。且受CT不平衡電流、過(guò)渡電阻大小、繼電器工作電壓死區(qū)及系統(tǒng)運(yùn)行方式的影響，易誤判，并對(duì)NES失效。5．2 零序電流相位比較法NUS中故障線路與非故障線路的零序電流分別為從線路流向母線和從母線流向線路，所以只要比較零序電流方向就可找出故障線路。根據(jù)消弧線圈容量變化前后零序電流比值變化趨勢(shì)不同確定接地故障線路。特別對(duì)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，由于消弧線圈的補(bǔ)償故障線路零序電流很小，用該方法根本無(wú)法選線。 單相接地零序網(wǎng)等效該方法不能排除電流互感器不平衡電流受線路長(zhǎng)短、系統(tǒng)運(yùn)行方式及過(guò)渡電阻的影響，檢測(cè)靈敏度低。 （）其中：C0i是線路對(duì)地電容；Ea是電源電勢(shì)；i=1,2,…,n。（）式均不成立，則為母線故障。根據(jù)圖2(k1開(kāi))可得出如下選線判據(jù)： （）（i=1,2,…,n。需指出，該方法有兩種變形，在實(shí)際中都有使用，但均針對(duì)特定條件[8]。 線路1段零序電流傅里葉波形分析 Powergui模塊中分析條目5 幾種方法比較與分析5．1 零序電流幅值比較法單相接地短路時(shí)，（見(jiàn)下）流過(guò)故障元件的零序電流在數(shù)值上等于所有非故障元件對(duì)地電容電流之和，即故障線路上的零序電流最大，所以只要通過(guò)零序電流幅值大小比較就可以找出故障線路。 線路1段零序電流5次諧波分量（非故障相） 線路2段零序電流波形5次諧波分量（非故障相） 線路3段零序電流波形5次諧波分量（故障相）同時(shí)也可以利用Powergui模塊中的FFT Analysis（快速傅里葉分析）來(lái)進(jìn)行對(duì)諧波分量所占百分比的分析。從圖18至圖20中可看出：當(dāng)在t=0．005s時(shí)刻發(fā)生故障，五次諧波零序電流和電壓僅持續(xù)了不到0．02s，在t=0．03s時(shí)信號(hào)就基本消失了，因此對(duì)檢測(cè)的快速性提出了較高的要求。但是由仿真波形也可以發(fā)現(xiàn)，在故障發(fā)生時(shí)，沒(méi)有5次諧波分量。根據(jù)仿真結(jié)果可知：1)線路的五次諧波零序電流幅值都比較?。收习l(fā)生前。3）當(dāng)過(guò)渡電阻增大時(shí)，故障線路與非故障線路的零序電流差別減小，零序功率差別也隨之減小，但由于零序電流乘以零序電壓，相當(dāng)于對(duì)零序電流的數(shù)值做了放大，因此零序功率的數(shù)值區(qū)別就較明顯了．單純從數(shù)值上看該法優(yōu)越于零序電流比幅法，但是一個(gè)較小的外界干擾信號(hào)導(dǎo)致的零序功率也較大，引起誤判．另一方面，實(shí)際應(yīng)用中零序功率的檢測(cè)要難于零序電流檢測(cè)．因此該方法的局限性與使用環(huán)境同比幅法基本一樣。但相比較故障相的零序功率而言，無(wú)論是有功功率還是無(wú)功功率，都相差將近一倍。 線路1段零序電壓 線路2段零序電壓 線路3段零序電壓 線路2段三相零序電壓（非故障線路） 線路3段三相零序電壓（故障線路） 零序功率法、3段零序功率波形仿真圖。～，若將三相母線電壓放大，～=UB0～。2）從理論分析而言，～，故障解除，但由于三相電路短路故障發(fā)生器閉合時(shí)有初始輸入量和初始狀態(tài)量，因而A相和C相的電壓波形會(huì)下移?？梢园l(fā)現(xiàn)，三段線路的零序電壓幅值大小相差不大，最初相位相同。其中。因此，小電流接地系統(tǒng)對(duì)發(fā)生瞬時(shí)或短暫?jiǎn)蜗嘟拥毓收蠒r(shí)可不停電，提高供電可靠性；但若發(fā)生永久性接地故障時(shí)，為防止故障點(diǎn)擴(kuò)大，必須盡快地進(jìn)行故障選線和定位。即故障線路和非故障線路的零序電流方向?yàn)榉聪?。 三段線路零序電流之和 線路2段三相零序電流（非故障線路） 線路3段三相零序電流（故障線路）可以得出中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：1）比較零序電流的幅值，幅值最大的即為故障線路；2)如果系統(tǒng)中某一相發(fā)生故障，那么系統(tǒng)中該相各元件對(duì)地的電容電流趨于0；3)在非故障線路上有零序電流，其數(shù)值等于本線路對(duì)地電容電流，電容性無(wú)功功率的方向?yàn)橛赡妇€流向線路；4)在故障線路上，零序電流為全系統(tǒng)非故障元件零序電流之和，電容性無(wú)功功率的方向?yàn)橛删€路流向母線；5）零序回路基本上呈純?nèi)菪?，所有非故障線路上的零序電流同相，超前零序電壓90。 線路1段零序電流（非故障線路） 線路2段零序電流（非故障線路） 線路3段零序電流（故障線路）2）：，波形發(fā)生突變，但是會(huì)發(fā)現(xiàn)三條線路的零序電流之和仍然為零。而且，線路3的零序電流的相位與線路1和線路2的相位相反。由仿真結(jié)果可得：1）可以很清楚得看到0s～，因此零序電流為0；～，線路出現(xiàn)零序電流；～，零序電流逐漸趨于0。（見(jiàn)下頁(yè)）分別為線路3段地零序電流波形。 RLC的各變量數(shù)值名稱正序零序R(Ωkm)L(Hkm)*103*103C(Fkm)*109*1094．3 仿真波形及分析 零序電流法對(duì)于小電流系統(tǒng)單相接地，最重要就是得到零序電流和零序電壓的數(shù)據(jù)，而對(duì)于MATLAB 來(lái)說(shuō)，就是得到零序電流和零序電壓的波形，對(duì)波形進(jìn)行分析，從而得到哪相發(fā)生故障。消弧線圈采用l0％的過(guò)補(bǔ)償方式，電阻為57．5Ω，C為0．O1，由公式可得電感為2．76H，其它參數(shù)與不接地系統(tǒng)的參數(shù)相同。三相電源容量為250MVA，頻率為50HZ，XR ratio為10，A相初相角為180。在電壓和電流的輸出端加入了加法器和乘法器，這樣就可以同時(shí)得到零序電流和三相電流的波形，利于接下來(lái)對(duì)波形進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。其中架空線路使用統(tǒng)一的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，這樣利于仿真波形的比較和分析；采用3phase Fault器件來(lái)模擬接地故障，它能夠準(zhǔn)確地模擬線路接地故障的發(fā)生和排除，可同時(shí)得到單相接地或多相接地的系統(tǒng)。4．2 線路模型建立 經(jīng)消弧線圈接地單相故障仿真圖。除基波零序分量以外，諧振接地系統(tǒng)中5次諧波電流最大(為非故障線路的總和)。故障點(diǎn)非線性因素會(huì)產(chǎn)生諧波電流，其中以5次諧波分量為主。利用5次諧波分量判斷，經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)消弧線圈是針對(duì)基波設(shè)計(jì)，基波零序電流幾乎被消弧線圈電感電流抵消。故障線路經(jīng)接地點(diǎn)與消弧線圈構(gòu)成低阻抗回路，零序電流為所有非故障線路電容電流及LR串聯(lián)支路電流向量之和，故障線路有功電流明顯大于非故障線路，通過(guò)檢測(cè)各線路零序電流有功分量大小就可確定故障線路。分別比較每條線路零序電流和其他線路零序電流之和，相等的那條線路就是故障線路，若均不相等，則為母線故障；預(yù)先計(jì)算出每條饋線對(duì)地電容大小，單相接地時(shí)比較測(cè)得的零序電流是否與本線路電容電流大小相等，若相等為故障線路，若所有線路均相等，則為母線故障。利用零序電流方法判斷時(shí)，流過(guò)故障線路的零序電流數(shù)值上等于所有非故障線路對(duì)地電容