【正文】 裝置也相繼問世，50年代末我國就利用接地故障暫態(tài)過程研制成功了選線裝置， 80年代中期我國又研制成功了微機接地選線裝置，最近又增添了殘流增量法微機接地選線裝置，到目前為止，基于上述不同選線理論已經(jīng)先后推出了幾代產(chǎn)品。 在我國，從 1958年起就一直對此問題進行研究，提出了多種選線方法，并開發(fā)出了相應的裝置。法國在使用 NRS幾十年后，現(xiàn)在正以 NES取代 NRS，同時開發(fā)出了高新技術產(chǎn)品，零序導納接地保護。 1． 2 研究現(xiàn)狀 在原蘇聯(lián)， NUGS得到了廣泛應用，其保護原理從過流、無功方向，發(fā)展到了群體比幅；日本在供電、鋼鐵、化工用電中普遍采用 NUS或 NRS，所以選線原理簡單，采用基波無功方向方法。沒有發(fā)生單相接地的線路，也需短時間停電，這對要求連續(xù)供電的企業(yè)會造成影響。單相接地故障時非故障相對地電壓升高，同時易產(chǎn)生系統(tǒng)諧振，對電網(wǎng)設備的絕緣產(chǎn)生破壞作用，這種損傷積累到一定程度會造成避雷器 、 PT爆炸或絕緣子閃絡等情況。因此， 采用規(guī)范的數(shù)學模型、一致的仿真參數(shù)，利用 MATLAB 程序作為仿真的統(tǒng)一平臺，對經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相故障的各種選線方法進行離線仿真，就具有一定的現(xiàn)實意義 [4]。但是，系統(tǒng)帶單相接地故障運行時，故障相對地電壓降為 0，非故障相電壓升高為線電壓，會使正常相絕緣薄弱處發(fā)生對地擊穿，造成兩相接地故障，破壞系統(tǒng)安全運行 U。 1． 1 研究意義 經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，也 為小電流接地系統(tǒng)。由于未及時排除故障，在電廠廠用電、二次變電站和大型廠礦企業(yè)高壓供配電系統(tǒng)曾發(fā)生過電纜爆炸、毀燒 TV 造成發(fā)電機組停運、工藝流程中斷等惡性事故，影響配電網(wǎng)安全供電。 電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，三相電壓仍對稱，流過接地點的故障電流較小，不影響對用戶正常供電，允許線路帶故障運行 1～ 2 小時 。配電網(wǎng)中性點接地方式可分為兩類：中性點直接接地 (包括經(jīng)小電阻接地 )系統(tǒng)，發(fā)生單相接地故障時接地短路電流很大 (稱為大電流接地系統(tǒng) )；中性點經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)高阻接地、不接地等運行方式 (稱小電流接地系統(tǒng) )。電力系統(tǒng)運行中，電能由發(fā)電廠發(fā)出后通過各級變電所經(jīng)高壓輸電網(wǎng)送到用戶側，經(jīng)配電網(wǎng)供給用戶。系統(tǒng)中發(fā)生幾率最大的故障類型為單相接地故障。 最后分析了幾種方法的優(yōu)缺點及使用場合。本論文主要是利用MATLAB 軟件對單相接地故障進行仿真，再通過相 應的波形來判斷故障線路所在。在電力系統(tǒng)中發(fā)生幾率最大的故障類型為單相接地故障。 南京理工大學紫金學院 畢業(yè)設計說明書 (論文 ) 作 者 : 學 號： 系 ： 電子工程與光電技術 專 業(yè) : 電氣工程及其自動化 題 目 : 經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng) 單相接地故障選線的研究 畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 隨著社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)的重要性日益凸顯。因而近幾年電網(wǎng)的安全可靠運行倍受關注。而在發(fā)生故障后及時確定及切斷線路故障則顯得尤為重要。主要是運用零序電流、零序功率以及 5 次諧波來進行判斷和選擇。 關鍵詞 消弧線圈 單相接地故障 MATLAB 仿真 故障選線 零序電流 畢業(yè)設計說明書（論文）外文摘要 Title The Research on Fault Line Selection of Singlephase Earth Fault through Extinction Coil Abstract The fast development of social economy sees the growing importance of electrical power system. Therefore, a lot of attention has been paid on the safe operation of power system. And among the plenty kinds of fault circumstances, the singlephase earth fault is most likely to happen. This paper mainly concentrates on the simulation of singlephase fault by MATLAB software, through which we can get the simulation waveforms, and to use the relevant variable to select the fault line. This paper mainly uses zerosequence current, zerosequence power and five harmonic wave to select the fault line. And at last, I analysis the advantages and disadvantages of each method. Keywords extinction coil singlephase earth fault MATLAB simulation fault line selection zerosequence current 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 Ⅰ 頁 共 Ⅰ 頁 目 次 1 引言 ................................................................ 1 研究意義 .......................................................... 1 研究現(xiàn)狀 .......................................................... 2 本文內容 .......................................................... 3 2 小電流接地方法綜述 .................................................. 4 特殊信號分析法 .................................................... 4 故障穩(wěn)態(tài)信號選線法 ................................................ 5 故障暫態(tài)信號選線法 ................................................ 7 3 MATLAB 的應用 ....................................................... 10 MATLAB 概述 ....................................................... 10 MATLAB 在電力系統(tǒng)中的應用 ......................................... 12 4 經(jīng)消弧線圈單相接地故障仿真與分析 ................................... 13 選線原理 ......................................................... 13 線路模型建立 ..................................................... 15 仿真波形及分析 ................................................... 16 5 幾種方法比較與分析 ................................................. 29 零序電流幅值比較法 ............................................... 29 零序電流相位比較法 ............................................... 30 零序功率比較法 ................................................... 30 5 次諧波比較法 .................................................... 31 四種選線方法的適用性比較 ......................................... 31 尚需解決的問題 ................................................... 32 結 論 ................................................................ 33 致 謝 ................................................................ 34 參 考 文 獻 ........................................................... 35 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 1 頁 共 36 頁 1 引言 近幾年電力系統(tǒng)配電網(wǎng)的安全可靠運行備受關注。為確保配電系統(tǒng)安全運行，如何快速、準確檢測并隔離故障線路成為一個重要研究課題 。一般來說， 110 kV及以上電壓等級網(wǎng)絡屬輸電網(wǎng)，3～ 60 kV電壓等級屬配電網(wǎng)。 我國配電網(wǎng)接方式通常采用中性點非有效接地 （ NUGS）， 它包括中性點不接地系統(tǒng) （ NUS），經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng) (NES)和經(jīng)電阻接地系統(tǒng) （ NRS）， 因為這樣的接線方式在發(fā)生單相接地故障時接地電流比較小 ， 所以稱其為小電流接地系統(tǒng) [1]。隨著配電網(wǎng)規(guī)模擴大及城網(wǎng)、農網(wǎng)進一步改造，整個系統(tǒng)對地電容電流越來越大，使弧光接地引起的過電壓倍數(shù)較高。為進一步提高供電可靠性和配電網(wǎng)綜 合自動化水平，應尋找一種能快速找到故障線路、排除故障的方法 [8]。其主要優(yōu)點在于發(fā)生單相接地故障時，故障電流很小， 90％以上的單相接地電弧都能夠自行熄滅，三相線間電壓依然對稱，不影響負荷正常工作。這就需要對消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障進行選線，但由于系統(tǒng)自身的特點，經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)故障選線問題 一直未能得到很好地解決。 消弧線圈接地系統(tǒng)在我國 35kV 以及以下的電壓等級的電網(wǎng)系統(tǒng)中應用非常廣泛，而單相接地故障在小電流接地系統(tǒng)中故障率很高，且近年來隨電網(wǎng)容量的加大接地電流 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 2 頁 共 36 頁 也在增大，同時因單相接地故障造成的損失也更越重。 通常選接地的辦法是利用變電所的交流絕緣監(jiān)察裝置發(fā)出接地信號，然后根據(jù)接地拉閘順序選擇出接地出線柜。所以研究應用迅速、準確的小電流接地選線裝置意義重大， 可大大提高電力供應中的安全、經(jīng)濟性。德國多使用 NES，并于 30年代就提 出了反映接地故障開始時暫態(tài)過程的單相接地保護原理。 90年代初，國外已將人工神經(jīng)網(wǎng)絡原理應用于保護并有文獻提到應用專家系統(tǒng)方法 [11]。已經(jīng)提出的選線方法均以零序電壓來啟動保護或選線裝置，因此可根據(jù)是否利用故障電流把它們分成兩類，第一類：如比幅法、比相法、群體比幅比相法、首半波法、諧波電流方向法、五次諧波分量法、有功分量法、能 量法、還有近年出現(xiàn)的應用小波分析、最大 ? ??sinI? 原理 [8]、模糊推理或模式識別來實現(xiàn)故障選線的多種方法；第二類：如拉線法、注入信號跟蹤法。但在實際應用中的效果并不 十分理想，所以此問題還有必要進一步研究 。母線電壓互感器二次開口三角形繞組電壓為 3 倍零序電壓，在此處安裝絕緣監(jiān)視裝置監(jiān)測零序電壓并對故障選線裝置發(fā)出啟動信號。該方法使一些非故障線路用戶也短時間停電，降供了供電可靠性，延長了系統(tǒng)單 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 第 3 頁 共 36 頁 相接地運行時間，增大了故障和誤操作的可能性，無法滿足變電站無人值班、實現(xiàn)綜合自動化的要求。根據(jù)采用信號方式的不同，這些選線方法可以分為基于特殊信號選線方法和基于故障信號選線方法兩大類 [9]。τ =0 時，所有非故障線路零序電流的互相關系數(shù)應該是接近 1 的；故障線路和非故障線路零序電流波形有較大的差異，其互相關系數(shù)偏離 1較遠。由于非故障線路零序電流波形相似，故它們的零序電流互相關系數(shù)較大；非故障線路與故障線路零序電流波形相差較大，互相關系數(shù)較小。根據(jù)試驗結果，當過渡電阻較大時，暫態(tài)信號微弱，故障線路與非故障線路零序電流互相關