【正文】 LLLL LLLL LLLL L ,1(0),2(0),(0),(0) ,1(0),2(0),(0),(0) 1,1(0)1,2(0)1,(0)1,(0) 1,1(0) 2 LL MMLMLM LL MMLMLM LL (37) 零序電流無功分量對(duì)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的金屬性接地故障是很好的特征判據(jù)，但特 征量的顯著性受接地時(shí)過度電阻的影響，對(duì)反復(fù)燃弧 的接地故障無法保證選擇性，且不 + 圖 無功電流幅值比較 ijQ I ,(0) dQ I (0) ijQ L ,(0)華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 17 適用于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的配電網(wǎng)絡(luò)。 發(fā)生單相接地故障時(shí)，零序電流中的有功分量從故障點(diǎn)經(jīng)故障線路前側(cè)流向消弧線 圈 [27] ，故障線路前側(cè)的各監(jiān)控點(diǎn)均能檢測(cè)到零序有功電流分量，而非故障線路及故 障線路后側(cè)的監(jiān)控點(diǎn)幾乎檢測(cè)不到有功電流分量。 ijij I θ 根據(jù)消弧線圈接地電阻的大小和線路參數(shù)，按躲開母線金屬接地時(shí)個(gè)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)最大 零序有功電流來整定零序有功電流閥值 dP I (0) ： dPdPxP IKI (0)(0),1(0) = *（ dP K (0) 為調(diào)整系數(shù)， (0) dP K ） 零序有功電流 ijP I ,(0) 與 dP I (0) 比較，輸出邏輯（‘ 1’ 或‘ 0’），如圖 所示： ijP L ,(0) =1，說明監(jiān)控點(diǎn) ij P , 在接地故障線路前側(cè)； ijP L ,(0) =0，說明該監(jiān)控點(diǎn) ij P , 不 在故障線路或者在故障線路后側(cè)；同時(shí)代表母線接地邏輯 P L 0,1(0) =0。則 P L 0,1(0) =1，表示母線接地故障。 + 圖 有功電流幅值比較 ijP I ,(0) dP I (0) ijP L ,(0)華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 14 第三章 單相接地故障時(shí)各特征量分析 原理簡(jiǎn)介 在實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化的線路中，配電線路被分段開關(guān)區(qū)段化，開關(guān)即為配電網(wǎng)絡(luò) 的節(jié)點(diǎn)，如圖 ，每一開關(guān)處均裝有 PT 和 CT 以及監(jiān)控開關(guān)的 FTU， FTU 通過 PT、 CT 采集本段線路首端的電壓、電流，并按既定的功能進(jìn)行計(jì)算、處理、記錄并實(shí) 時(shí)響應(yīng)配網(wǎng)主站對(duì)電氣量數(shù)據(jù)的召回命令，主站可通過 SCADA 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)配 電自動(dòng)化線路的監(jiān)控功能。對(duì)每一個(gè)特征量，將出線 各節(jié)點(diǎn)處 FTU 所測(cè)得的特征量數(shù)值形成行向量形 式，如第 i條出線的零序電流向量： I i (0) =（ i,1(0) I ， i,2(0) I ，?， i, j(0) I ，? ,(0) i im I ） (31) i, j(0) I 即第 i 條出線第 j 段首端的工頻零序電流（本文的電氣量無特別說明，均指工 頻基波分量）。 同母線的 n出線的零序電流向量寫成二維數(shù)組形式，即： 圖 配電網(wǎng)線路 L1 L2 Ln S11 S12 S12 S21 S22 S23 S24 Sn1 Sn2 Sn3 開關(guān)華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 18 零序?qū)Ъ{ 非故障線路或故障線路后側(cè)的 FTU 零序測(cè)量導(dǎo)納為自監(jiān)控節(jié)點(diǎn)以后線路自身對(duì) 地的導(dǎo)納，而故障線路前側(cè) FTU 的零序測(cè)量導(dǎo)納為所有非故障線路的導(dǎo)納與監(jiān)測(cè)節(jié) 點(diǎn)前側(cè)線路導(dǎo)納之和的相反數(shù)。 系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，非故障線路和故障線路后側(cè)各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的測(cè)量導(dǎo)納幾 乎不變，而故障線路前側(cè) FTU 的零序測(cè)量導(dǎo)納的變化量即為本母線所有線路對(duì)地導(dǎo) 納之和 [28] ，即： i, j(0) ? Y= ∑ = n i i Y 1 ,1(0) (310) 根據(jù)線路選擇一合理閥值 d(0) ? Y： d(0) ? Y= ∑ = ? n i Yi KY 1 ,1(0) （ Y K ? 為整定系數(shù)，可取 ） 每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)測(cè)量導(dǎo)納的變化量 i, j(0) ? Y的幅值與 d(0) ? Y比較： 如 i, j(0)d(0) ?Y ?Y，相應(yīng)的邏輯量 ijY L ,(0) =1，表示監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)在故障線路的前側(cè)， 否則 ijY L ,(0) =0，表示監(jiān)測(cè)點(diǎn)在 非故障線路或在故障線路的后側(cè)； 如所有 ijY L ,(0) =0，則 Y L 0,1(0) =1，表示母線接地故障。 在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的配電網(wǎng)中，如消弧線圈并聯(lián)電阻接地，能增大系統(tǒng)的零序電 導(dǎo)，能提高靈敏度；另外用零序?qū)Ъ{作特征判據(jù)，抗過度電阻能力與弧光接地能力強(qiáng)等 優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于小電流接地系統(tǒng)，有 Z (0) Z (1) ， Z (0) Z (2) ，上式可改寫為： I f (1) = I f (2) = I f (0) = I 3f 1 = RZ E f f (0) 3 + 在復(fù)合序網(wǎng)中提取負(fù)序網(wǎng)絡(luò)，如下圖 所示： 圖 配電網(wǎng)線路 Z il(2) Z kl(2) Z’ kl(2) Z kd(2) Z id(2) R f Z s(2) I (2) I il(2) I kl(2) I39。為此，可得單相接地故障時(shí)線路負(fù)序電流的分布特征： 接地故障線路前側(cè)的流過的 負(fù)序電流遠(yuǎn)大于非故障線路的負(fù)序電流，且方向由線路 流向母線，而非故障線路的負(fù)序電流方向?yàn)槟妇€流向線路。 I (2) = ,1(2),2(2),(2),(2) ,1(2),2(2),(2),(2) 2,1(2)2,2(2)2,(2)2,(2) 1,1(2)1,2(2)1,(2)1,(2) 2 1 n j nnnjnm iiijim jm jm IIII IIII IIII IIII LL MMLMLM LL MMLMLM LL LL (312) 選數(shù)組 I (2) 的第一列進(jìn)行比幅，即： max,1(2) I =max ( ) T in IIII 1,1(2)2,1(2),1(2),1(2) LL 則負(fù)序電流整定閥值： d(2) I = (2)max,1(2) KI I （ I K (2) 為調(diào)整系數(shù)，可取 ） 每段線路的負(fù)序電流 i, j(2) I 與 d(2) I 之比較： i, j(2) I d(2) I ，相應(yīng)的邏輯 量 ijI L ,(2) =1，否則 ijI L ,(2) =0； 如所有 ijI L ,(2) =0，則 I L 0,1(2) =1，表示母線接地故障。根據(jù)上文分析，發(fā)生單相接地故障時(shí)，流過故障線路前側(cè)線路的負(fù)序電流 和零序電流大小相等，方向相同。 負(fù)序電流作單相接地故障的特征判據(jù)，適應(yīng)于中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接 地的配電網(wǎng)，然而故障殘流的大小也影響其保護(hù)精度。 暫態(tài)零序電流 SFB 分量 根據(jù)電網(wǎng)絡(luò)理論，配電線路分布參數(shù)特性可以作如下圖 等值電路： 忽略電阻 R 時(shí)，線路的串聯(lián)諧振頻率為： LC s ω =12π 為此，第 i條線路相應(yīng)的零序串聯(lián)諧振頻率為： iiii si π l LCπ LC ω 2 1 2 1 00 = =(314) i L 0 、 i C 0 為線路 i 單位長(zhǎng)度的電感和電容， l 為線路長(zhǎng)度， i L 、 i C 為按上圖進(jìn)行 等效的等效電感和等效電容。min() s1 s2sisn ω =ωω Lω Lω 在（ 0， ω 39。 如在 NES 中，調(diào)整 SFB為（ ω 39。 ω 39。為與 SFB 分量副職一致和抗干擾性， () ,(0)() qt ijS 取 1/16 周波的平均，即： =∫ T ijSijS tdt T q t q() 1 () ,(0)(),(0)() (320) 主站各監(jiān)測(cè)點(diǎn) FTU 上報(bào)的 SOE 事件，取一個(gè)時(shí)刻τ ，從各 FTU 索要 () ,(0)() t i ijS ， 形成二維數(shù)組： I (S ) = MMMMM LL MMMMM LL LL ()()() ()()() ()()() ,1(0)(),2(0)(),(0)() 2,1(0)()2,2(0)()2,(0)() 1,1(0)()1,2(0)()1,(0)() τττ τττ τττ iii iii iii isisijs ssjs ssjs (321) 對(duì) I (S ) 內(nèi)暫態(tài)零序電流 SFB 分量進(jìn)行比幅比相，得到相關(guān)的邏輯量 ijS L ,(0) ；如所 有 ijS L ,(0) =0、則 S L 0,1(0) =1，表示母線接地故障。取 abkkjZ jj ==∈ ?? 2 ,2,，定義尺度 函數(shù)： 2(2) /2 , tk jj jk ? = ??和空間 :(,) , VkZ jk j ? ∈、 :(,) , WkZ jk j ψ ∈， f 可由空間 V j +1 近似來表示，則有： f ≈ 100 v jj ++++ ? L 其中， 00 wW, 0lj,vV ll ∈ ≤≤∈，運(yùn)用 Mallat 算法， f 可作如下分解： ∑∑ ∈∈ ≈ + kZ jkjk kZ jkjk fff ??ψψ , , = ( 2tk)(2tk) j kZ j k j kZ j k cd ∑ ? +∑ ? ∈∈ ?ψ = ∑∑∑ ∈ = ∈ ?+? j i i kZ i k kZ k tktk cd 0 00? (2 )ψ (2)（ 223） 這里 c j k 、 c k 0 為粗略系數(shù)， d j k 為精細(xì)系數(shù)。 結(jié)合（ 224）、（ 225）式，（ 226）式可寫成： cccCh j ku j ku j ki ()/ 1 1() 1 () 1 () + ? ++ =? 繼而有： ***()/0 1 1() 1 () 1 () 1 () 1 () ==? + ? ++++ iicccccCh j ku j ku j ki j ki j kkki 即： *()0 1 1() 1 () 1 () ? + ? + +j ku j ku j ki ccc華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文 25 *()0 1 0 1 1() 1 () 1 () ∑ ? ? = + ? ++ J k j ku j ku j ki c cc（ j J = 2） （ 227） 而對(duì)與接地故障線路前側(cè)的節(jié)點(diǎn)，有： *()0 1 1() 1 () 1 () ? + ? + +j ku j ku j ki ccc *()0 1 0 1 1() 1 () 1 () ∑ ? ? = + ? ++ J k j ku j ku j ki c cc（ 228） 如節(jié)點(diǎn)的 FTU 滿足（ 228）式，則給主站報(bào)出故障標(biāo)志邏輯“ 1”；如滿足（ 227） 式，則報(bào)出邏輯“ 0”； 如主站收到的各節(jié)點(diǎn)均無相應(yīng)的故障邏輯標(biāo)志“ 1”，則置母線故障邏輯“ 1