【正文】 采樣點進行實時計算，一旦有暫態(tài)出現(xiàn)，則將該暫態(tài)過程前后的波形截取下來（所有信號），進行在線分析，同時將該過程記錄并存入硬盤 （3）通過對比各零序信號的一致性來判斷是否是 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)字信號處理）技術(shù)及雙CPU 的硬件設(shè)計，對故障前后的波形進行長周期，高精度錄波，采用基于故障過程分析的辨識方法實現(xiàn)電網(wǎng)的故障辨識及單相接地選線，對中壓電網(wǎng)的供電安全可靠意義重大。如何根據(jù)故障信號特點選擇選線技術(shù)，并將多種技術(shù)合理的融合，發(fā)揮各種選線技術(shù)的優(yōu)勢，從而提高選線準確性，是小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線的發(fā)展方向。信號注入法經(jīng)高阻接地時，注入信號微弱而不易檢測；弧光接地時諧波含量豐富，注入信號極易受到干擾；電弧接地時含有豐富的諧波分量，不論注入信號取哪一頻帶，都有可能識別不出。另外，拉線法也不利用人身、設(shè)備的安全。小波法如果在接地電阻過大或在相電壓過零值附近發(fā)生故障，易發(fā)生誤選。電流增量法短線故障時，長線路的影響不是很大，但是電流增量法在過渡電阻較大的情況下不能正確選線。五次諧波法在過渡電阻較小、相電壓最大值時發(fā)生故障可以正確選線，但是當(dāng)短線故障時，不能消除長線路的影響，選線效果較差，且當(dāng)系統(tǒng)受到噪聲干擾時，也沒有明顯的反相關(guān)系，不能正確選線。 本章小結(jié)通過上面的比較研究發(fā)現(xiàn)：群體比幅比相法在過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可以正確選線。注入電流信號沿接地線路的接地相流動，并經(jīng)接地點入地，用信號探測裝置對每一條出線進行探測，探測到注入信號的線路即故障線路。 信號注入法信號注入法突破了長期以來使用故障產(chǎn)生信號選線的框架，不利用故障產(chǎn)生的信號，而是向系統(tǒng)注入外部信號進行選線。但是負序電流受負荷不平衡的影響很大，而配電網(wǎng)的不平衡通常很高，所以負序電流法很容易發(fā)生誤判。其缺點使易受負荷、CT不平衡影響。 負序電流法由于變壓器電感的存在，使故障產(chǎn)生的絕大部分負序電流通過變壓器流過高壓系統(tǒng)，而健全線路的負序電流相比之下非常小，且相位相反。 拉線法拉線法即傳統(tǒng)采用無選擇性絕緣監(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，系統(tǒng)同一電壓等級的所有母線及出線上將出現(xiàn)相同的零序電壓，當(dāng)斷開某條線路時零序電壓消失，則表明接地故障發(fā)生在該線路上。小波法選線技術(shù)的難點在于小波基函數(shù)與小波分解尺度的選擇，另外，如果接地電阻過大或在相電壓過零值附近發(fā)生故障，暫態(tài)電流的高頻分量過小，易發(fā)生誤選。小波變換具有時頻聚焦特性，對于非平穩(wěn)信號具有比傅立葉變換更好的分析效果。母線故障當(dāng)母線故障時，波形如圖311所示: 圖311 線路零序電流母線故障時，應(yīng)用首半波法可以準確選線。圖38 線路零序電流當(dāng)故障發(fā)生在相電壓過零值附近時，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)生在相電壓過零值附近時，電流的暫態(tài)分量值較小，易引起極性誤判。 圖37 全補償時的零序電流 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中性點經(jīng)自動調(diào)諧消弧線圈接地系統(tǒng)，過補償15％時的零序電流信號如圖36所示。在母線故障時，電流增量法能夠正確選線，且受過渡電阻影響較小。I mi I ki239。目前，自動調(diào)諧消弧線圈基本運用這種技術(shù)。目前，手動調(diào)諧的消弧線圈已經(jīng)逐步被自動調(diào)諧消弧線圈所取代，自動調(diào)諧消弧線圈自動跟蹤系統(tǒng)電容，正常情況下消弧線圈處于過補償15％的狀態(tài)，發(fā)生接地后自動調(diào)諧到全補償狀態(tài)，減小接地電流。和消弧線圈的自動調(diào)節(jié)配合使用，對瞬間熄滅電弧和故障選線十分有利。因此，通過對各條出線在失諧度改變前后零序電流的變化進行對比，變化最大的即為故障線路。本方法同樣也能抵制干擾的影響進行正確選線。在短線路發(fā)生故障的情況下，長線路的影響不大，可以正確選線。從物理意義上來講，就是在故障系統(tǒng)中，故障線路提供了零序能量而非故障線路（包括母線和消弧線圈）消耗了能量，所以故障線路的能量為負值，且絕對值等于所有非故障線路能量絕對值之和，可以以此作為選線的判據(jù)，即對每條線路作（38）式的積分，積分值為負而且絕對值最大的就是故障線路。則此時式（38）定義的能量就為故障系統(tǒng)中線路j上一個工頻周期的能量。對于消弧線圈支路也可以看成一條線路，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，可以作為選線的判據(jù)。但從零序電流中分解阻性分量在接地故障暫態(tài)過程實現(xiàn)困難。但此時零序電流中的阻性分量與補償無關(guān)，即故障線路的零序電流的阻性分量與非故障線路的零序電流的阻性分量方向相反，且故障線路零序電流阻性分量的絕對值最大。能量函數(shù)法的基本原理在補償電網(wǎng)中，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，接地點的電容電流得到消弧線圈感性電流的補償，使得故障點的殘余電流很小，有利于接地電弧熄滅。零序?qū)Ъ{法定義零序測量導(dǎo)納為零序電流和零序電壓之比，通過分析各條線路零序測量導(dǎo)納在導(dǎo)納相量平面上的分布確定故障線路，該方法實際上是用線路零序測量導(dǎo)納來描述零序電流的有功分量。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，這樣可以實現(xiàn)故障選線。但在實際中，有功分量一般只占零序電流的2％～3％，易受CT不平衡對零序電流提取精度的影響，相角比較也容易發(fā)生誤選。具體的選線流程圖如圖33所示：開始YN顯示結(jié)果故障線路母線故障是否有與其它反相位的線路 計算各線路的五次諧波分量幅值I和初始相角q選出幅值三個最大值所在的線路j、k、m并比較其相角qО圖33 選線流程圖、能量函數(shù)法及零序?qū)Ъ{法對于中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，消弧線圈不能補償零序電流有功分量，因此，故障線路零序電流有功分量與正常線路零序電流有功分量相位相反，并且故障線路零序電流有功分量幅值最大。當(dāng)系統(tǒng)受到噪聲干擾時，由于諧波幅值過低且受到噪聲干擾，沒有明顯的反相關(guān)系。在短線故障的情況下，長線的影響較大，五次諧波選線效果不好，尤其是在過渡電阻較大的情況下。而且由于五次的穩(wěn)態(tài)諧波電流幅值小，易受過渡電阻和發(fā)電機、變壓器、負荷等非線性特性元件的影響，所以并不能保證可靠選線。但是，在過渡電阻較大的情況下，選線情況不是很好且幅值較小，在母線故障情況下能夠正確選線 對于中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中的消弧線圈是按照基波整定的，即有（32）wL≈1/wC5wL1/5wC可忽略消弧線圈對五次諧波產(chǎn)生的補償效果，因此可以通過對零序電流諧波分量比幅比相進行選線。同時該方法不能排除CT不平衡電流及過渡電阻的影響，“時鐘效應(yīng)”仍可能存在。在所有中性點非直接接地系統(tǒng)中，非故障線路始端的零序電流Ii0，為其自身對地電容電流Iic。 群體比幅比相法的原理是先進行零序電流比較，選出幾個幅值較大的作為候選（希望通過選大來避免“時鐘效應(yīng)”，但實際上不能完全避免），然后在此基礎(chǔ)上進行相位比較，如果某條線路方向與其他線路不同，則其為故障線路，如果所有零序電流同相位，則為母線故障?？梢詫F(xiàn)有選線方法歸納如下：小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線利用零序分量的方法不利用零序分量的方法拉線法負序電流法信號注入法基波群體比幅比相法五次諧波法有功分量法能量函數(shù)法零序?qū)Ъ{法電流增量法首半波法小波法圖31 現(xiàn)有小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線方法 利用零序分量的選線技術(shù)已有的選線技術(shù)絕大部分是利用零序電壓、零序電流分量進行選線，具體方法有：群體比幅比相法、五次諧波法、有功分量法、能量函數(shù)法、零序?qū)Ъ{法、電流突變量法、首半波法和小波法。 本章小結(jié)明確了凡是單相接地電弧能夠瞬間自行熄滅的系統(tǒng)即為小電流接地系統(tǒng)，主要包括中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)（諧振接地系統(tǒng)）、中性點不接地系統(tǒng)和中性點經(jīng)高阻接地系統(tǒng)，介紹了小電流接地系統(tǒng)各種接地方式的優(yōu)缺點； 充分討論了中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地后的暫態(tài)過程和原理， 為后面介紹各種選線方法打下基礎(chǔ)。至于暫態(tài)過程中的電感電流，其直流分量的初始值與初始相角、鐵心的飽和程度均有關(guān)。不論電網(wǎng)中性點為諧振接地或不接地方式，暫態(tài)接地電流的幅值和頻率均主要由暫態(tài)電容電流所確定，其幅值均和初始相角有關(guān)。關(guān)于暫態(tài)接地電流id的數(shù)學(xué)表達式，可由式（2－2）和（2－7）導(dǎo)出：id＝iC + iL＝(ICm－ILm)cos(ωt +)+ ICm(sinsinωt coscosωft)+ ILm cos (210)式中的第一項為接地電流穩(wěn)態(tài)分量，等于穩(wěn)態(tài)電容電流和穩(wěn)態(tài)電感電流的幅值之差，其余為接地電流的暫態(tài)分量，等于電容電流的暫態(tài)自由振蕩分量與電感電流的暫態(tài)直流分量之和，上式再次表明，兩者的幅值不僅不能相互抵消，甚至還可能彼此疊加，使暫態(tài)接地電流的幅值明顯增大。所以，工頻狀態(tài)下殘流、失諧度和合諧度等概念在分析暫態(tài)問題時均不能應(yīng)用。若在j＝0時發(fā)生接地故障，經(jīng)過半個工頻周期或t=T/2=p/ω后jL和iL均達到最大值，兩者分別為：Lmax=L″(1+) (28)iLmax=iLm(1+) (29) 暫態(tài)接地電流暫態(tài)接地電流是由暫態(tài)電容電流和暫態(tài)電感電流疊加而成，其特性隨兩者的具體情況而定?？紤]道yL＝y(tǒng)L′＋yL″，這樣代入式（2－5）并化簡后可得：L＝L″[coscos(ωt +)] (26)根據(jù)式（2－6），考慮到iL= iL′＋iL″和ILm=，便可以寫出暫態(tài)電感電流iL的表達式： iL=ILm [coscos(ωt +)] (27)消弧線圈的磁通yL和電感電流iL均是由暫態(tài)的直流分量和穩(wěn)態(tài)的交流分量組成的，而暫態(tài)過程的振蕩角頻率與電源的角頻率相等，且其幅值與接地瞬間電源電壓的相角j有關(guān)。因RLωL，故可取Z187。因前面已假定三相的對地電容彼此相等，故在接地故障開始之前，消弧線圈中沒有電流通過，即yL為零。：UФmsin(ωt＋)＝RLiL+W (24)式中，W為消弧線圈相應(yīng)分接頭的線圈匝數(shù)，yL為消弧線圈鐵心中的磁通。它可能較穩(wěn)態(tài)值大幾倍或幾十倍。因為式（22）中的自由振蕩分量ic′中含有sinj和cosj兩個因子，故從理論上講，在相角為任意j值發(fā)生接地故障時，均會產(chǎn)生自由振蕩分量。若系統(tǒng)的運行方式不變，則tc為一常數(shù)。因為架空線的波阻抗為250Ω～500Ω，同時，故障點的接地電阻一般較小，弧道電阻又?？珊雎圆挥?，一般都滿足R02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，電纜線路的電感遠較架空線路小，而對地電容卻較后者大許多倍，但一般電纜線路仍滿足R02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)過程的振蕩頻率很高，持續(xù)時間很短，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。此時可以不考慮故障點的接地電弧和弧道電阻，零序回路的參數(shù)也最容易確定，而且所得結(jié)果是足夠準確的，故以下我們分析單相金屬接地時的暫態(tài)過程。圖23中的等值回路適用于分析補償電網(wǎng)中各種單相接地故障瞬間的暫態(tài)過程。為了分析這一暫態(tài)過程，我們?nèi)孕枰獜闹C振接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時的等值回路談起，在諧振接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的瞬間，可利用圖23所示的等值回路，分析流過故障點的暫態(tài)電容電流、暫態(tài)電感電流和暫態(tài)接地電流。在諧振接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的瞬間，流過故障點的暫態(tài)接地電流由暫態(tài)電容電流和暫態(tài)電感電流兩部分組成。 圖21 Z型接地變 諧振接地系統(tǒng)單相接地故障分析當(dāng)中性點不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，在接地點要流過全系統(tǒng)的對地電容電流，如果此電流比較大，就會在接地點燃起電弧，引起弧光電壓，從而使非故障相的對地電壓進一步升高，最終使絕緣損壞，造成停電事故，為了解決這個問題，通常在中性點接入一個電感線圈，這樣當(dāng)單相接地時，在接地點就有一個電感分量的電流通過，此電流和原系統(tǒng)中的電容電流相抵消，就可以減少流過故障點的電流，因此，稱它為消弧線圈。（3） 對于中性點不同的接地方式，單相接地時的暫態(tài)過程是不相同的。以青島南京路站35kV系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)電壓變比為23，接地組別為Y/ D /Y，其中220kV、35kV為雙母線帶旁路接線，由于主變35kV側(cè)為D形接線，沒有中性點引出線，因此采用Z型變壓器中性點經(jīng)小電阻接地的方式，而此種接地方式屬于大電流接地系統(tǒng)。在實際運行中，這種接地方式暴露出了以下的缺點：（1） 為適應(yīng)不斷增長的電容電流的要求，需不斷增加消弧線圈數(shù)量以增加其補償容量，很不經(jīng)濟；（2） 消弧線圈數(shù)量太多，導(dǎo)致對分接頭的及時調(diào)整有困難，若電容電流計算值或測量值不準確，補償度調(diào)節(jié)不好，系統(tǒng)接地時易出現(xiàn)諧振過電壓；發(fā)生單相接地故障時，另兩相電壓升高，對一些因施工質(zhì)量或其他原因?qū)е碌碾娎|絕緣薄弱點，在試拉線路或線路分段過程中，易引起其他相絕緣損壞。 中性點經(jīng)小電阻接地我國部分地區(qū)，由于近幾年城市建設(shè)步伐加快，架空線路不斷下地，電纜線路的比重逐年上升。當(dāng)接地電容電流超過限定值后，此種接地方式不再適用，而需要變?yōu)槠渌拥胤绞搅?。因此我們可以看出?jīng)高電阻接地方式具有經(jīng)消弧線圈接地方式所沒有的優(yōu)點，由于接地電流中有較大的電阻分量，它對諧振有明顯的阻尼和加速衰減作用；同時能可靠的避免出現(xiàn)諧振條件，還可以有效的抑制電壓互感器鐵磁諧振，這對保證發(fā)電機的絕緣安全是非常重要的；另外這種方式可以快速的選出接地相，使保護動作，示警。中性點經(jīng)高值電阻接地電網(wǎng)有以下優(yōu)點：基本上消除產(chǎn)生間歇電弧過電壓的可能性，由于健全相過電壓降低，產(chǎn)生異地兩相接地的可能性也隨之減