【正文】 用與其它方法(如：維納濾波技術(shù))相結(jié)合的選線(xiàn)技術(shù)。小波選線(xiàn)方法的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的電網(wǎng)都適用；特別適應(yīng)于故障狀態(tài)復(fù)雜、故障波形雜亂的情況，與穩(wěn)態(tài)量選線(xiàn)方法形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。由于小電流接地電網(wǎng)單相接地故障等值電路是一個(gè)容性通路，故障的突然作用在電路中產(chǎn)生的暫態(tài)電流通常很大，特別是發(fā)生弧光接地故障或間歇性接地故障的情況下，暫態(tài)電流含量更豐富，持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。穩(wěn)態(tài)時(shí)故障信息比較微弱的問(wèn)題，人們提出利用有較大突變的暫態(tài)信息作為故障信號(hào)的選線(xiàn)小波算法。 小波算法 小波分析是一門(mén)現(xiàn)代信號(hào)處理理論與方法，它能有效的分析變化規(guī)律不確定和不穩(wěn)定的隨機(jī)信號(hào)，能夠從信號(hào)中提取到局部化的有用成分。但在實(shí)際中，有功分量法的優(yōu)點(diǎn)是不受消弧線(xiàn)圈的影響，但由于故障電流中有功分量非常小，一般只占零序電流的2%~3%，有功分量易受電流互感器CT不平衡對(duì)零序電流提取精度、線(xiàn)路長(zhǎng)短、過(guò)渡電阻大小的影響，相角比較也容易發(fā)生誤選，可靠性得不到保障。當(dāng)母線(xiàn)故障時(shí)，所有線(xiàn)路的零序有功分量都等于線(xiàn)路本身的有功損耗電流值，方向是由母線(xiàn)流向線(xiàn)路。并且故障線(xiàn)路零序電流有功分量幅值最大。 有功分量算法 零序電流有功分量法是根據(jù)線(xiàn)路存在對(duì)地電導(dǎo)以及消弧線(xiàn)圈存在電阻損耗，故障電流中含有有功分量來(lái)選擇故障線(xiàn)路。諧波法的優(yōu)點(diǎn)是可以克服消弧線(xiàn)圈補(bǔ)償?shù)挠绊?，但?shí)際應(yīng)用效果并不理想。因此，故障線(xiàn)路的5次諧波零序電流的幅值比非故障線(xiàn)路的都大且方向相反，據(jù)此可以選擇故障線(xiàn)路，稱(chēng)為5次諧波法。這種方法也是利用了容性電流的幅值與方向，所以從本質(zhì)上講，無(wú)功功率法和比幅比相方法同出一轍，兩者的優(yōu)缺點(diǎn)是一致的。 無(wú)功功率算法這也是比較傳統(tǒng)的方法，在歐洲應(yīng)用的較為廣泛。在對(duì)母線(xiàn)單相接地故障選線(xiàn)時(shí)效果較好。 在利用群體比幅比相法研發(fā)的小電流選線(xiàn)裝置在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)選線(xiàn)的成功率在過(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，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： (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。一些裝置在試驗(yàn)室模擬試驗(yàn)，甚至在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行人工接地試驗(yàn)時(shí)選線(xiàn)結(jié)果很準(zhǔn)確，但實(shí)際應(yīng)用效果卻并不好,這是因?yàn)槟M試驗(yàn)時(shí)線(xiàn)路導(dǎo)體與地之間是金屬性接觸，與實(shí)際運(yùn)行中的絕緣擊穿現(xiàn)象存在過(guò)渡電阻，所以與金屬性接地并不完全相同，往往造成選線(xiàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。零序電流比幅法的致命問(wèn)題是不適用于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地電網(wǎng)。這種方式為單一判據(jù)方式，不能排除電流互感器(CT)不平衡的影響，它受系統(tǒng)運(yùn)行方式、線(xiàn)路長(zhǎng)短、過(guò)渡電阻大小等許多情況的影響，從而導(dǎo)致誤選、多選或漏選。在具體實(shí)現(xiàn)上，通常采用“絕對(duì)整定值”原理，即利用零序電流與某一整定值做比較，整定值一般大于系統(tǒng)內(nèi)任何一條出線(xiàn)的電容電流值，如果小于整定值，繼電器不動(dòng)作；如果大于整定值則繼電器動(dòng)作，顯示器顯示該回路的編號(hào)，選線(xiàn)完成[6]。 零序電流比幅算法零序電流比幅法基于早期的繼電保護(hù)原理，適用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。根據(jù)采集的電氣量的不同，可以采用不同的方法，而根據(jù)電氣量的不同特性，也可以看出各種方法在不同故障條件下的優(yōu)劣。另外這種方式可以快速的選出接地相，使保護(hù)動(dòng)作，發(fā)出報(bào)警。這種接地方式看上去與消弧線(xiàn)圈接地方式相似，但性質(zhì)不同，消弧線(xiàn)圈是接近于開(kāi)路的純感性元件，感性電流與容性電流相位差對(duì)電容電流起補(bǔ)償作用，而經(jīng)電阻接地方式以電阻為主，與容性電流接近的相位差，接地電流是容性電流和電阻性電流的相量和。 Fig Schematic plot of equivalent neutralpoint earthing system through value resistance零序電壓為： (219)通過(guò)中性點(diǎn)經(jīng)電阻器接地的等效示意圖，我們可以計(jì)算出在中性點(diǎn)經(jīng)電阻器接地的運(yùn)行方式下發(fā)生金屬性接地時(shí)的零序電流為： (220)在該中性點(diǎn)運(yùn)行方式下，一般電阻性電流與電容性電流相等，中值電阻值與系統(tǒng)容抗值相等，即： (221)所以，零序電流可以寫(xiě)成： (222) 當(dāng)經(jīng)過(guò)渡電阻接地時(shí)，這時(shí)相當(dāng)于過(guò)渡電阻與中性點(diǎn)中值電阻并聯(lián)，其等效電阻為： (223)所以，這時(shí)的零序電流為： (224)中性點(diǎn)經(jīng)電阻接地電網(wǎng)有以下優(yōu)點(diǎn)：可防止和阻尼諧振過(guò)電壓和間歇性電弧接地過(guò)電壓，由于健全相過(guò)電壓降低，產(chǎn)生異地兩相接地的可能性也隨之減少；采用電阻器接地，接地電阻在10~100Ω之間。同時(shí)，故障線(xiàn)路中將有電阻電流流過(guò)，接地點(diǎn)f的電流為所有線(xiàn)路電容電流和電阻電流的總和。各電量特征與中性點(diǎn)不接地一樣。電阻接地方式是以限制單相接地故障電流為目的，并可以防止阻尼諧振過(guò)電壓和間歇性電弧接地過(guò)電壓。由于電阻是耗能元件。 3) 發(fā)生單相接地故障時(shí)，另兩相電壓升高，對(duì)一些因施工質(zhì)量或其它原因?qū)е碌碾娎|絕緣薄弱點(diǎn)，在試?yán)€(xiàn)路或線(xiàn)路分段過(guò)程中，易引起其相間絕緣損壞。 在實(shí)際運(yùn)行中，這種接地方式暴露出了下的缺點(diǎn)： l) 為適應(yīng)不斷增長(zhǎng)的電容電流的要求，需不斷增加消弧線(xiàn)圈數(shù)量增加其補(bǔ)償容量，很不經(jīng)濟(jì)。 4) 電力系統(tǒng)接地電流的大小決定于系統(tǒng)中性點(diǎn)接地裝置的阻抗、電網(wǎng)的對(duì)地電容及故障點(diǎn)的過(guò)渡電阻。顯然，零序電壓的大小受過(guò)渡電阻大小的影響，過(guò)渡電阻大，零序電壓小，零序電流的大小則隨著零序電壓的變化而變化。在過(guò)補(bǔ)償?shù)那闆r下，故障線(xiàn)路的零序電流超前于零序電壓，即也由母線(xiàn)流向線(xiàn)路，與非故障線(xiàn)路的一樣。 流過(guò)故障點(diǎn)的電流為： (218) Fig Schematic plot of equivalent process 由上述分析可得以下結(jié)論： l) 經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，電網(wǎng)中零序電壓及非故障線(xiàn)路中的零序電容電流的相位和大小與中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)完全相同。在有多條線(xiàn)路情況下，當(dāng)發(fā)生金屬性接地時(shí)，流過(guò)消弧線(xiàn)圈的電流為： （216）當(dāng)經(jīng)過(guò)渡電阻接地時(shí)，同理，故障點(diǎn)的總電流可根據(jù)等效發(fā)電機(jī)原理來(lái)確定。 Fig Equivalent zero sequence network diagram中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，其零序電壓及非故障線(xiàn)路接地電容電流的特點(diǎn)與中性點(diǎn)不接地電流完全一樣。同時(shí)，故障線(xiàn)路中將有電流流過(guò)，接地點(diǎn)f的電流為所有線(xiàn)路電容電流和電感電流的總和。各電量特征與中性點(diǎn)不接地一樣。但隨著電纜線(xiàn)路的增多，電容電流不斷增大，而我國(guó)大多數(shù)中壓電網(wǎng)采用的是經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地方式。當(dāng)電容電流超過(guò)規(guī)定值((3~10kV)電網(wǎng)為30A；20kV及以上電網(wǎng)為10A)，為了防止間歇電弧，可采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的運(yùn)行方式。4) 單相接地不能長(zhǎng)期運(yùn)行，雖然絕緣是按線(xiàn)電壓設(shè)計(jì)的，單相接地后，設(shè)備絕緣并不危險(xiǎn)，可是當(dāng)單相接地后，長(zhǎng)期運(yùn)行可能引起正常相的絕緣薄弱點(diǎn)擊穿而接地，這就造成了兩相異地接地短路，出現(xiàn)很大的短路電流，可能造成設(shè)備損壞，擴(kuò)大事故范圍。3) 絕緣水平要求高。另一方面，接地點(diǎn)的電弧也較難熄滅，如果出現(xiàn)穩(wěn)定電弧，有可能燒壞設(shè)備，甚至引起三相短路而擴(kuò)大事故；在一定條件下，接地點(diǎn)還可能出現(xiàn)間歇電?。ㄖ芷谛韵绾椭厝嫉碾娀。?yàn)殡娋W(wǎng)總是具有電容和電感，可能形成振蕩回路而產(chǎn)生諧振過(guò)電壓，這種由間歇電弧產(chǎn)生的過(guò)電壓，稱(chēng)為弧光過(guò)電壓，~3倍相電壓，對(duì)絕緣有非常大的威脅，對(duì)弱絕緣擊穿概率大。5) 經(jīng)濟(jì)方面：節(jié)約了接地設(shè)備或接地系統(tǒng)導(dǎo)體的開(kāi)支。3) 如金屬性接地故障，可單相接地運(yùn)行，電網(wǎng)可以不間斷供電，提高了供電可靠性。通過(guò)以上的分析中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)具有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：l) 運(yùn)行方面：電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時(shí)穩(wěn)態(tài)工頻電流小。所以電網(wǎng)零序電壓為： （214）故障電流為： （215）當(dāng)時(shí)為金屬相接地，即金屬性接地。然而在實(shí)際小電流接地故障中，大部分接地故障都是經(jīng)過(guò)渡電阻接地，假設(shè)接地電阻為，根據(jù)等效發(fā)電機(jī)原理(赫爾姆霍斯戴維南定理)，可將其進(jìn)行等效。故障線(xiàn)路2的零序電流： （210）由此可見(jiàn)，故障線(xiàn)路的零序電流除了B、C相分布電容電流，還多了一項(xiàng)從故障點(diǎn)流向母線(xiàn)的故障電流，使得故障線(xiàn)路零序電流在相位上比零序電壓滯后，幅值比正常線(xiàn)路大。故障電流為正常電容電流的3倍，相電壓升高到原來(lái)的倍，零序電壓由零上升為正常時(shí)的相電壓，可用此特征來(lái)選擇接地相。： A相電壓： （21） B相電壓： （22） C相電壓： （23） 零序電壓： （24）各相電容電流和本線(xiàn)路流過(guò)接地點(diǎn)的電流為： （25） （26） （27） 當(dāng)系統(tǒng)有多條出線(xiàn)時(shí)，流過(guò)故障點(diǎn)的電流為： （28） 其中，j=1,2,3...N為線(xiàn)路對(duì)地電容，N為出線(xiàn)的條數(shù)。過(guò)渡接地點(diǎn)f的電流為所有線(xiàn)路電容電流的總和，系統(tǒng)電容電流的分布和向量圖。這時(shí)，無(wú)論采用三角形接法或星形接法,線(xiàn)電流中不存在零序分量，相電壓和零序電流的向量圖。 Fig SinglePhase Permanent earthing in isolated neutial system正常運(yùn)行時(shí)，各相對(duì)地電壓是對(duì)稱(chēng)的，中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零，電網(wǎng)中無(wú)零序電壓。實(shí)際上各元件對(duì)地都存在電容，特別各相導(dǎo)體之間及相對(duì)地之間都存在沿全線(xiàn)路均勻分布的電容。事實(shí)上，這樣的電網(wǎng)是通過(guò)電網(wǎng)對(duì)地電容接地。 小電流接地系統(tǒng)不同接地方式的故障分析 中性點(diǎn)不接地方式的故障分析 中性點(diǎn)不接地(絕緣)是指中性點(diǎn)沒(méi)有人為與大地連接。中性點(diǎn)電阻的值，從不同角度考慮差別很大，可歸納為三種取值原則：(1) 限制間歇電弧接地過(guò)電壓；(2) 限制單相接地電流使其小于三相短路電流；(3) 限制通信干擾。 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的系統(tǒng)，其消弧線(xiàn)圈通常安裝于各樞紐變電所內(nèi)，接在零序電抗小、零序漏磁通小的變壓器中性點(diǎn)上或接地變壓器中性點(diǎn)上且消弧線(xiàn)圈處于過(guò)補(bǔ)償狀態(tài)，使得故障時(shí)電弧重燃的次數(shù)大為減少，從而使高幅值的過(guò)電壓出現(xiàn)的概率減小。 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)也出現(xiàn)數(shù)值為電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的相電壓的零序電壓，并且故障線(xiàn)路和非故障線(xiàn)路上均會(huì)出現(xiàn)零序電流，非故障線(xiàn)路的零序電流在數(shù)值上等于自身線(xiàn)路對(duì)地電容電流，方向由母線(xiàn)流向線(xiàn)路，故障線(xiàn)路的零序電流數(shù)值上等于所有非故障線(xiàn)路的零序電流與電感電流之和，方向不定，視補(bǔ)償電流大小而定，如果線(xiàn)路零序電流諧波分量方向均流向母線(xiàn)，則為母線(xiàn)接地。 中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地方式 對(duì)于出線(xiàn)較多，線(xiàn)路長(zhǎng)度較長(zhǎng)，或者包含大量電纜線(xiàn)路的系統(tǒng)，當(dāng)其電容電流超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，單相接地故障時(shí)電弧不易熄滅，這時(shí)應(yīng)采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的方式運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)將出現(xiàn)零序電壓，零序電壓由零上升至電網(wǎng)正常工作時(shí)的相電壓，電網(wǎng)中各處的零序電壓基本相等，線(xiàn)電壓仍然保持對(duì)稱(chēng)；2) 故障線(xiàn)路和非故障線(xiàn)路上均會(huì)出現(xiàn)零序電流，非故障線(xiàn)路的零序電流數(shù)值上等于本線(xiàn)路對(duì)地電容電流，方向由母線(xiàn)流向線(xiàn)路，故障線(xiàn)路的零序電流數(shù)值上等于所有非故障線(xiàn)路的零序電流之和，方向由線(xiàn)路流向母線(xiàn)； 3) 所有非故障線(xiàn)路的零序電流的相位相同，超前于零序電壓90度；故障線(xiàn)路零序電流的相位滯后零序電壓90度；即故障線(xiàn)路零序電流與非故障線(xiàn)路零序電流相位相差180 度。但它存在較嚴(yán)重的缺點(diǎn)： 1) 發(fā)生間歇電弧接地時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高幅值過(guò)電壓； 2) 在單相接地的暫態(tài)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生較大的過(guò)電流。發(fā)生單相接地故障時(shí)，其接地電流很小，而且不會(huì)破壞系統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)性，故一般允許其帶故障繼續(xù)運(yùn)行1～2小時(shí)。通過(guò)對(duì)小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障機(jī)理分析，我們發(fā)現(xiàn)雖然接地電流數(shù)值上很小，但各線(xiàn)路電容電流的分布具有一定的規(guī)律性，所以通過(guò)這種可循的規(guī)律性就可以依據(jù)一定的選線(xiàn)原理確定出故障線(xiàn)路。電纜線(xiàn)路