畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）諧振基地系統(tǒng)單相接地故障選線研究

1、 學(xué)號(hào)_ _ 密級(jí)_ 武漢大學(xué)本科畢業(yè)論文 諧振基地系統(tǒng)單相接地故障選線研究院（系）名 稱：電氣工程學(xué)院專 業(yè) 名 稱 ：電氣工程及其自動(dòng)化學(xué) 生 姓 名 ：指 導(dǎo) 教 師 ： 二一二年三月bachelors degree thesis of wuhan universityresonator base system single-phase grounding fault line selection researchcollege ：electrical engeering collegesubject ：electrical engeering and automationname ：

2、directed by ：yuan jiaxin vice professor march 2012鄭 重 聲 明本人呈交的學(xué)位論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實(shí)可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對(duì)本論文所涉及的研究工作做出貢獻(xiàn)的其他個(gè)人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本學(xué)位論文的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。本人簽名： 日期： 摘 要本文所研究的課題主要涉及到 35kv、10kv 及其以下的中低壓配電網(wǎng)，最主要的是 10kv 中壓配電網(wǎng)。配電網(wǎng)絡(luò)(distribution network)是電力

3、系統(tǒng)中二次降壓變電所低壓側(cè)降壓后直接向用戶供電的網(wǎng)絡(luò)，一般由多條出線（架空線路或電纜線路）、降壓變壓器、斷路器與各種開關(guān)、接地裝置、通信與控制設(shè)備、測(cè)量與計(jì)量?jī)x表及繼電保護(hù)與選線裝置等構(gòu)成，按照一定的規(guī)則運(yùn)行，以高質(zhì)量的電能持續(xù)滿足用戶的需求。在快速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，用電設(shè)備不斷增多，不但對(duì)電能需求量越來(lái)越大，而且對(duì)供電可靠性的要求也越來(lái)越高，電網(wǎng)尤其是中低壓配電網(wǎng)的容量不斷擴(kuò)大，其范圍不斷延伸，線路分支、走向復(fù)雜，電纜線路日益增多，在設(shè)計(jì)施工中質(zhì)量不易保證，一方面使電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性降低，運(yùn)行中發(fā)生接地故障的幾率大大增加，另一方面電網(wǎng)的對(duì)地電容越來(lái)越大，一旦發(fā)生接地故障，很容易在接地點(diǎn)產(chǎn)生電弧，

4、不但嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)安全和人身安全，而且極大影響著供電可靠性，必須限制接地故障造成的危害并及時(shí)準(zhǔn)確的排除故障。選擇合適的接地方式是限制接地故障危害的有效途徑，與之配合的選線或故障定位是排除故障的重要手段。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，電壓等級(jí)越低，接地故障越多。從故障類型來(lái)看，最常見的是單相接地故障，約占80%以上。單相接地故障狀況往往比較復(fù)雜，配電網(wǎng)在單相接地故障下的選線問(wèn)題是接地故障處理中最具代表性的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：諧振接地，單相接地，故障，選線abstractthis project mainly involves 35kv, 10kv and below in the low voltage dist

5、ribution network, the most important is 10kv medium voltage distribution network. distribution network ( distribution network ) is the power system of two substation low pressure side pressure directly to user power supply network, generally consisting of a plurality of outlet ( overhead line or cab

6、le ), a step-down transformer, circuit breaker and switch, grounding device, communication and control equipment, measurement and meter and relay protection and line selection device and so on, according to certain rules of operation, to high quality power can continue to meet the needs of users.in

7、the rapid development of modern society, electrical equipment is ceaseless grow in quantity, not only for the electricity demand is bigger and bigger, and the power supply reliability requirements are also getting higher and higher, especially in the low voltage distribution power network capacity e

8、xpansion, its limits is ceaseless and outspread, line branch, to the complex, cable line is increasing, in the design of construction quality can not be guaranteed, on one hand the operation reliability of power grid is reduced,operation of the grounding fault probability increases greatly, on the o

9、ther hand, capacitance to ground of the network is more and more big, when grounding fault occurs, easily in the grounding arc, not only seriously threaten the safety of power system and security of the person, but also greatly affects the reliability of power supply, must be restricted earth fault

10、harm and timely and accurate troubleshooting. selection of suitable grounding mode is restricted earth fault hazard in an effective way, and meet the line selection and fault location is an important means of troubleshooting.operation experience suggests, voltage level is low, grounding fault more.

11、from the point of fault types, the most common is the single-phase grounding fault, occupy 80% above about. single phase to ground fault in distribution network are often more complicated, in single phase to ground fault line selection problems under ground fault processing of the most representativ

12、e problem.key words: resonant grounding, grounding, fault, line selection目 錄第1章 緒論 1.1 配電網(wǎng)接地方式的發(fā)展趨勢(shì)11.2 小電流接地方式對(duì)選線的影響21.3 選線問(wèn)題的難點(diǎn)41.3.1 信息采集問(wèn)題51.3.2 選線原理的科學(xué)性51.3.3 選線的基本要求5第2章 諧振接地系統(tǒng)單相接地故障的理論分析及matlab建模2.1 諧振接地系統(tǒng)單相接地故障的理論分析72.1.1 穩(wěn)定接地時(shí)中性點(diǎn)位移電壓的變化規(guī)律82.1.2 電抗折算112.1.3 消弧線圈的工作原理132.2 諧振接地電網(wǎng)的matlab建模14第3

13、章 小電流接地系統(tǒng)選線技術(shù)的分析與討論3.1 故障信號(hào)的來(lái)源163.2 小電流接地系統(tǒng)選線方法的分析與評(píng)述163.2.1 諧振接地方式下的選線方法173.3 小電流接地選線裝置的發(fā)展趨勢(shì)20第4章 基于調(diào)節(jié)脫諧度的選線方案 4.1基于調(diào)節(jié)脫諧度的選線判據(jù)214.1.1 零序電流幅值的增減型判據(jù)214.1.2 零序電流幅值的比值型判據(jù)244.2 仿真驗(yàn)證26結(jié)論33致 謝34參考文獻(xiàn)35第1章 緒論1.1 配電網(wǎng)接地方式的發(fā)展趨勢(shì)電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式是一個(gè)涉及到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等多個(gè)方面的綜合問(wèn)題。它可劃分為兩類，凡是需要斷路器遮斷單相接地故障者，屬于中性點(diǎn)有效接地的方式，也稱大電流接地方式

14、，包括中性點(diǎn)直接接地和中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地；凡是單相接地電弧能夠自行熄滅者，屬于中性點(diǎn)非有效接地方式，也稱小電流接地方式。小電流接地系統(tǒng)包括中性點(diǎn)不接地（中性點(diǎn)絕緣）系統(tǒng) (neutral ungrounded system, nus)，中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地（即諧振接地）系統(tǒng) (neutral resonant grounded system, nes )，經(jīng)高阻或中阻接地系統(tǒng)(neutral resistor grounded system, nrs )，經(jīng)高阻抗接地系統(tǒng)以及由控制裝置控制的靈活接地系統(tǒng)(即根據(jù)電網(wǎng)運(yùn)行情況在線改變系統(tǒng)接地方式或接地元件如線圈、電阻的大小)。大電流接地方式的優(yōu)點(diǎn)

15、是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)的對(duì)地過(guò)電壓小，電氣設(shè)備的絕緣等級(jí)可以按相電壓選擇；故障點(diǎn)和中性點(diǎn)構(gòu)成短路回路，故障線路的故障電流很大，線路的零序繼電保護(hù)可以迅速、準(zhǔn)確的將故障線路從系統(tǒng)中切除。但在大電流接地方式下無(wú)論瞬時(shí)性故障還是永久性故障，故障線路的繼電保護(hù)均跳閘，跳閘次數(shù)大大增加，供電可靠性低；投入的繼電保護(hù)設(shè)備成本較高。小電流接地方式中最有代表性的是中性點(diǎn)不接地和諧振接地方式。中性點(diǎn)不接地方式是我國(guó)配電網(wǎng)采用最早、運(yùn)用最多的一種方式，同時(shí)也是小電流接地方式中最具代表性的接地方式。采用該接地方式的系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)，在接地點(diǎn)和電網(wǎng)中性點(diǎn)之間不會(huì)形成短路回路，故障電流較??；雖然非故障

16、相電壓升高，但系統(tǒng)三相之間的線電壓仍然對(duì)稱，短時(shí)間內(nèi)不影響用戶的正常用電，供電可靠性高。但在采用這種接地方式的系統(tǒng)中，線路及各種電氣設(shè)備的絕緣要按線電壓設(shè)計(jì)，造成絕緣投資所占比重加大；當(dāng)輸電線路（尤其是城市電纜）比較長(zhǎng)時(shí)，對(duì)地電容電流會(huì)很大，易導(dǎo)致間隙性電弧或弧光接地而不能自行熄滅，引起弧光接地過(guò)電壓或諧振過(guò)電壓，對(duì)設(shè)備絕緣造成威脅甚至引起多相短路，造成嚴(yán)重事故。我國(guó)在國(guó)家電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（dlt620-1997）中規(guī)定：310kv 配電網(wǎng)中單相接地電容電流大于10a時(shí)即要求在中性點(diǎn)安裝消弧線圈，即采用諧振接地方式。諧振接地方式是在電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)加裝自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈的新型接地方式，其主要優(yōu)點(diǎn)是能

17、夠自動(dòng)限制接地故障點(diǎn)的電流，使接地電弧瞬間自動(dòng)熄滅，對(duì)消除占絕大部分的瞬間單相接地故障尤其有效；能使接地電流迅速達(dá)到最小，避免間歇性弧光過(guò)電壓的產(chǎn)生；當(dāng)發(fā)生永久性單相接地故障時(shí)，也可以使電網(wǎng)在一定時(shí)間內(nèi)帶故障運(yùn)行，使電網(wǎng)具有很高的運(yùn)行可靠性；不僅以較低的成本解決了配電網(wǎng)在常見的瞬時(shí)性單相接地故障時(shí)的持續(xù)性供電問(wèn)題，還從某種程度上提高了設(shè)備安全與人身安全，降低了對(duì)通信線路、鐵路信號(hào)的干擾程度?？梢?，小電流接地系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是發(fā)生單相接地故障時(shí)，在接地故障點(diǎn)和系統(tǒng)中性點(diǎn)之間僅形成小電流通路，流過(guò)故障點(diǎn)的電流很小，危害相對(duì)較??；系統(tǒng)的三相電壓仍然對(duì)稱，不影響用戶供電，可以帶故障運(yùn)行一段時(shí)間，供電可靠

18、性較高；對(duì)人身及設(shè)備有較好的安全性，通訊干擾小?？傊?，大電流接地方式突出了故障線路的電流特征，配以快速繼電保護(hù)裝置就可以及時(shí)、準(zhǔn)確的切除故障線路，但因其供電可靠性低，不能滿足中低壓配電網(wǎng)用戶對(duì)供電可靠性越來(lái)越高的要求，而主要用于高壓系統(tǒng)。小電流接地方式能有效限制接地電流的大小，供電可靠性高。豐富的實(shí)踐結(jié)果表明，在選定中低壓配電網(wǎng)中性點(diǎn)的接地方式時(shí)，限制單相接地故障電流的危害性是必須首要考慮的問(wèn)題，限制故障電流是接地技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。因此，小電流接地方式符合接地技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，在中低壓配電網(wǎng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。在小電流接地方式中，中性點(diǎn)不接地方式在電網(wǎng)容量擴(kuò)大、對(duì)地電容電流不斷增大的新形勢(shì)下，難

19、以限制并熄滅故障電弧，且故障選線困難，限制了它的應(yīng)用；諧振接地方式能夠根據(jù)運(yùn)行需要在故障時(shí)和非故障時(shí)靈活的切換，兼具其它小電流接地方式的優(yōu)點(diǎn)，從綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)來(lái)看，諧振接地方式優(yōu)于其他小電流接地方式，是一種很有前途的新型接地方式，具有良好的應(yīng)用前景。我國(guó)在簡(jiǎn)化了電壓等級(jí)后，將中低壓配電網(wǎng)的中性點(diǎn)接地方式統(tǒng)一為中性點(diǎn)不接地和諧振接地方式，不但提高了供電可靠性，而且積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。在電網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的今天，諧振接地方式已成為我國(guó)中低壓配電網(wǎng)的主要接地方式。多年實(shí)踐表明，諧振接地方式在提高供電可靠性、改善電能質(zhì)量、保障人身安全、防止設(shè)備損壞、降低通信干擾等方面的作用是非常顯著的，但諧振接地方式下

20、的故障選線問(wèn)題一直沒(méi)有得到妥善解決，成為限制諧振接地方式發(fā)展的重要因素。因此，研究在諧振接地方式下的選線問(wèn)題是接地技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的要求，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2 小電流接地方式對(duì)選線的影響在配電網(wǎng)接地故障的處理中，逐漸形成了兩個(gè)方向：一是采用大電流接地方式并在配電網(wǎng)各出線上配以快速繼電保護(hù)，在出現(xiàn)短路電流時(shí)立即動(dòng)作，迅速準(zhǔn)確的切除故障線路，從時(shí)間上限制接地故障的危害；二是采用小電流接地方式配以集中選線裝置，使電網(wǎng)在發(fā)生接地故障后繼續(xù)運(yùn)行而不影響用戶正常用電，通過(guò)選線裝置選出故障線路后才切除故障線路，最大限度保障供電可靠性。選線是指對(duì)于有多條出線的配電網(wǎng)在發(fā)生線路接地故障尤其是單相接地故障時(shí)，通

21、過(guò)一定的方法對(duì)故障信息的分析、判斷，選出故障線路的保護(hù)技術(shù)，選線主要應(yīng)用于小電流接地系統(tǒng)中?，F(xiàn)代選線裝置要求能夠配合小電流接地技術(shù)，在電網(wǎng)發(fā)生接地故障時(shí)及時(shí)、準(zhǔn)確的選出故障線路，使運(yùn)行人員根據(jù)需要斷開故障線路進(jìn)而排除故障。選線是在小電流接地技術(shù)發(fā)展、成熟的過(guò)程中逐漸發(fā)展完善的，現(xiàn)代微機(jī)、電子技術(shù)、信號(hào)處理、通訊技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及測(cè)量技術(shù)的進(jìn)展對(duì)現(xiàn)代選線技術(shù)的發(fā)展提供了足夠的技術(shù)支持，目前它已經(jīng)成為小電流接地系統(tǒng)中必不可少的技術(shù)。但選線和小電流接地方式尤其是諧振接地方式在對(duì)接地電流的要求方面是矛盾的：小電流接地方式要求流過(guò)故障點(diǎn)的電流小，越小越有利于熄??；而選線要求流過(guò)故障點(diǎn)的電流大，越大越有

22、利于突出故障特征，選線越準(zhǔn)確。在小電流接地系統(tǒng)中，一方面用于選線的故障信號(hào)較弱，有效故障信號(hào)難以采集；另一方面故障線路的零序電流與非故障線路故障電流的分布趨于一致，故障線路的故障特征不明顯，加之各出線的參數(shù)不盡相同，選線裝置很難在這種情況下準(zhǔn)確選出故障線路。到目前為止，小電流接地選線問(wèn)題仍然是本領(lǐng)域內(nèi)比較棘手的問(wèn)題。許多選線裝置目前雖然廣泛使用，但沒(méi)有一種裝置能 100%的檢測(cè)出故障線路，選線技術(shù)需進(jìn)一步改進(jìn)和提高。就選線問(wèn)題而言，配電網(wǎng)中性點(diǎn)不同的接地方式對(duì)選線的準(zhǔn)確度影響也很大。采用不同接地方式的配電網(wǎng)在發(fā)生接地故障時(shí)，故障電流的特性有很大差異，故障電流的特性對(duì)選線裝置的準(zhǔn)確度有較大影響。

23、在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中，選線裝置主要依據(jù)故障線路零序電流的大小和方向是一個(gè)容易檢測(cè)的故障特征量這一特點(diǎn)，采用幅值、相位或綜合比較的方法確定故障線。由于故障信號(hào)弱、線路參數(shù)分布不均勻、接地情況復(fù)雜，致使中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中選線裝置的準(zhǔn)確度很難保證。諧振接地系統(tǒng)中的選線要比不接地系統(tǒng)中的選線更為復(fù)雜。這主要是其兩方面的特點(diǎn)決定的：一方面是其動(dòng)作特性的影響，由于消弧線圈的快速補(bǔ)償作用，接地電流被迅速補(bǔ)償，使各回線的零序電流值差別不大，并且即便是在故障時(shí)刻也難以取得接地電流的較大故障分量，用于選線的故障信息不明顯，很難檢測(cè)判斷故障線路。另一方面，消弧線圈常常有欠補(bǔ)償、全補(bǔ)償和過(guò)補(bǔ)償三種運(yùn)行方式，運(yùn)行方式的

24、不同使故障線路零序電流的大小、方向差異很大，很多選線裝置的選線精度受消弧線圈補(bǔ)償方式的影響很大；另外，消弧線圈種類很多，單獨(dú)開發(fā)的選線裝置通常難以與各種消弧線圈配合。因此，要求在諧振接地方式下運(yùn)行的選線裝置能夠根據(jù)消弧線圈的特點(diǎn)運(yùn)行，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性并能準(zhǔn)確識(shí)別故障線路。本文將就諧振接地方式下的選線問(wèn)題作詳細(xì)的理論分析?？傊?，要求選線裝置能夠在小電流接地條件下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確選線，并能根據(jù)不同的接地方式采用相應(yīng)的選線原理。1.3 選線問(wèn)題的難點(diǎn)主要是故障信息本身的構(gòu)成、電網(wǎng)運(yùn)行方式比較復(fù)雜：1）電流信號(hào)太小,故障特征不明顯小電流接地系統(tǒng)在單相接地時(shí)各回線的零序電流基本上是本線路的對(duì)地電容電流，其大小不

25、但與系統(tǒng)規(guī)模和線路類型(電纜或架空線)有關(guān)，而且與系統(tǒng)出線數(shù)目有關(guān)，往往電流數(shù)值甚??；經(jīng)消弧線圈補(bǔ)償后，不但其數(shù)值更小，而且零序電流在各回線上的分布比較一致，加之這一小電流又疊加在較大的負(fù)荷電流之上，現(xiàn)有電流互感器很難準(zhǔn)確檢出。在高阻接地時(shí)，故障電流呈現(xiàn)更為復(fù)雜的小電流特性，準(zhǔn)確檢測(cè)高阻接地故障是所有選線裝置提高精度的首要問(wèn)題。2）干擾大、信噪比小小電流接地系統(tǒng)中的干擾主要包括兩方面：一是在變電站和發(fā)電廠的小電流接地系統(tǒng)的單相接地保護(hù)裝置的裝設(shè)地點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)的各種電磁干擾相對(duì)很大；二是由于負(fù)荷電流不平衡造成的零序電流較大和電弧接地時(shí)的諧波電流較大，特別是當(dāng)系統(tǒng)較小，對(duì)地電容電流較小時(shí)，接地回路的零

26、序電流和諧波電流甚至小于非接地回路的對(duì)應(yīng)電流。加上零序回路對(duì)高次諧波及各種暫態(tài)量的放大作用,使得檢出的故障成分信噪比非常低。3）接地故障的多樣性實(shí)際上，存在于電網(wǎng)中的故障并不僅僅是單相接地故障，也有一些兩相接地故障、三相短路故障、斷線故障以及其它一些不常見的故障。故障類型的繁多給選線裝置的設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大困難。選線方案往往是依據(jù)單相接地的特征整定的，對(duì)于隨機(jī)出現(xiàn)的其它類型的接地故障，選線裝置很難保證選線精度。4）電容電流波形不穩(wěn)定a.接地電弧的不穩(wěn)定性按照故障的性質(zhì)來(lái)看，主要是瞬時(shí)接地故障和永久接地故障。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明,小電流接地配電網(wǎng)的接地故障大多數(shù)為瞬時(shí)性故障,特別是架空線電網(wǎng)和架空線電纜混合

27、電網(wǎng)。瞬時(shí)接地故障常常容易形成間歇性弧光接地。實(shí)踐證明，如果接地電流大于30a時(shí)，將形成持續(xù)性電弧接地，容易造成電器設(shè)備的燒毀甚至引起相間短路。如果接地電流大于510a而小于30a，則有可能形成間歇性電弧，間歇性電弧不但幅值不穩(wěn)定，而且電弧中含有大量不穩(wěn)定的諧波分量，很難獲取。目前投入使用的許多選線裝置在原理上均采用基于穩(wěn)態(tài)電流的選線方法，對(duì)于間歇性電弧接地的情況不一定有效，而采用暫態(tài)電流選線的裝置目前應(yīng)用較少。b.運(yùn)行方式的不確定性電網(wǎng)的容量擴(kuò)大，接線越來(lái)越復(fù)雜，而大多數(shù)選線方案是按照變電站星形出線方式考慮的，不同的接線方式對(duì)選線的準(zhǔn)確度也有一定影響。我國(guó)小電流接地系統(tǒng)的運(yùn)行方式頻繁改變，造

28、成變電站出線的長(zhǎng)度和數(shù)量也隨之改變，其電容電流和諧波電流也頻繁改變；此外,母線電壓水平的高低、負(fù)荷電流的大小也總在不斷變化；故障點(diǎn)的接地電阻不確定等等都造成了零序故障電容電流和零序諧波電流的不穩(wěn)定。1.3.1 信息采集問(wèn)題主要表現(xiàn)在故障信息的獲取困難方面。目前的絕大多數(shù)選線裝置均依靠零序電流作為選線裝置的判斷信號(hào)，零序電流互感器的精度對(duì)選線準(zhǔn)確度有至關(guān)重要的影響。而現(xiàn)有零序電流互感器的容量往往按照接地電容電流的全負(fù)荷選擇，在容量較大的情況下，很難保證小電流情況下的精度，而小電流情形恰恰是選線最為關(guān)心的。另外，在電流信號(hào)從電流互感器向微機(jī)選線裝置傳遞的過(guò)程中，不免有衰減和受到干擾；ad 轉(zhuǎn)換的精

29、度以及濾波算法對(duì)信息采集結(jié)果的影響也比較大。1.3.2 選線原理的科學(xué)性選線原理必須根據(jù)接地方式、故障特點(diǎn)、信息采集裝置的特點(diǎn)、電壓等級(jí)和電網(wǎng)接線方式等確定。各種不同因素的影響使選線原理必須在一些矛盾的問(wèn)題之間做出取舍，有些選線原理只能用于特定的接地方式或配合特定的消弧線圈使用，在其他地方使用的時(shí)候，就失去了其原理的科學(xué)性，因此必須根據(jù)實(shí)際需要來(lái)確定選線原理，而不能將其在不同環(huán)境中籠統(tǒng)應(yīng)用。1.3.3 選線的基本要求1）準(zhǔn)確這是選線的首要要求。小電流接地選線裝置既要在小信號(hào)情況下工作，又要選得準(zhǔn)。這個(gè)要求很多選線裝置難以達(dá)到。2）適合相應(yīng)的接地方式選線裝置必須與具體的接地方式配合使用，脫離了具

30、體的接地方式，其選線原理就可能失去了可靠性的前提。目前許多選線裝置采用了多種選線方法，在實(shí)際應(yīng)用的時(shí)候可以根據(jù)不同的接地方式采用相應(yīng)的判據(jù)。3）追加投資小選線裝置的實(shí)際應(yīng)用還受到追加投資的影響，一般選線裝置是與消弧線圈配套選購(gòu)的，用戶希望在追加投資不大的情況下，得到消弧選線一體化裝置。4）快速雖然我國(guó)有關(guān)規(guī)程規(guī)定，小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障后允許繼續(xù)運(yùn)行的時(shí)間可達(dá) 2 小時(shí)，為檢查故障、轉(zhuǎn)移負(fù)荷贏得了時(shí)間，對(duì)選線裝置的實(shí)時(shí)性要求不高。但從減小故障危害的角度考慮，仍然要求選線裝置在盡可能短的時(shí)間內(nèi)選出故障線路，以進(jìn)行故障隔離和負(fù)荷轉(zhuǎn)移。因此，快速性也是對(duì)選線的基本要求。第2章 諧振接地系統(tǒng)

31、單相接地故障的理論分析及matlab建模2.1 諧振接地系統(tǒng)單相接地故障的理論分析本課題研究的最終目的是得出一個(gè)比較實(shí)用的選線算法，并將其應(yīng)用到實(shí)際裝置中去。不同接地方式的系統(tǒng)在發(fā)生單相接地時(shí)有不同的特點(diǎn)，作為提出選線方法以及驗(yàn)證各種算法的基礎(chǔ)，有必要進(jìn)行深入的理論分析與仿真驗(yàn)證。首先畫出中性點(diǎn)諧振接地多出線系統(tǒng)在發(fā)生穩(wěn)態(tài)單相接地故障時(shí)的等效電路圖，如圖 2.1 所示。圖2.1 諧振接地多出線系統(tǒng)在發(fā)生單相接地時(shí)的等效電路圖為了進(jìn)行故障狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)分析，在等效電路圖中做了一些簡(jiǎn)化，說(shuō)明如下：1）對(duì)于中壓配電網(wǎng)，其主變壓器一般為yd 接法，本文所研究的配電網(wǎng)處于變壓器的副方，沒(méi)有中性點(diǎn)，因此消弧

32、線圈一般通過(guò)接地變壓器接到三根母線上，本圖中為簡(jiǎn)單起見，直接接于三相電源的中性點(diǎn)。變壓器在三相電路中的漏感及接地變壓器的感抗可以折算到消弧線圈電感l(wèi)中。2）線路的電感、電阻以及對(duì)地電容、電阻均為分布參數(shù)，為簡(jiǎn)單起見，按集中參數(shù)處理，不會(huì)影響選線原理的正確性。3）圖中計(jì)及了線路的電感、電阻、消弧線圈的等值損耗電阻、線路對(duì)地電阻。通常，為突出消弧線圈的補(bǔ)償原理以及選線原理，這些參數(shù)均可忽略。4）僅考慮接地電阻為一個(gè)線性電阻的情況。2.1.1 穩(wěn)定接地時(shí)中性點(diǎn)位移電壓的變化規(guī)律中性點(diǎn)位移電壓在電網(wǎng)的理論分析中起了十分重要的作用，電網(wǎng)中性點(diǎn)電壓的變化規(guī)律為提出準(zhǔn)確的選線方法以及選定消弧線圈的啟動(dòng)判據(jù)都

33、提供了理論依據(jù)。通常采用對(duì)稱分量法分析圖 2.1所示的電路，但是采用對(duì)稱分量法的前提是未發(fā)生故障時(shí)三相線路參數(shù)完全對(duì)稱這種特殊情形，對(duì)于一般情形應(yīng)該采用電路的基本定律分析電路，得出一般等效電路。假設(shè) a 相發(fā)生單相接地故障，根據(jù)基爾霍夫定律，用節(jié)點(diǎn)電壓法表示中性點(diǎn)位移電壓（即 n 點(diǎn)對(duì)地電壓）為： （2.1）說(shuō)明： 為a相所有線路電感、電阻與線路對(duì)地電阻、電容的等效電抗，即式中為 a 相所有線路的等效電阻，為a相所有線路的等效電感，為 a 相所有線路的等效對(duì)地泄漏電阻，為a相所有線路的等效對(duì)地電容；類似；分別為三相電源電動(dòng)勢(shì)。設(shè)，則，。將三相電勢(shì)表示為：,，其中為a相相電壓。根據(jù)（2.1），當(dāng)

34、補(bǔ)償電網(wǎng)無(wú)單相接地故障時(shí)，在不引入消弧線圈的情況下，中性點(diǎn)電壓為： (2.2)稱為由三相對(duì)地電容和泄漏電阻不平衡引起的中性點(diǎn)不對(duì)稱電壓。由此式2.1化為： (2.3)于是可以繪出經(jīng)故障電阻接地時(shí)補(bǔ)償電網(wǎng)的等效零序回路圖，如圖 2.2 所示。 圖2.2經(jīng)接地時(shí)補(bǔ)償電網(wǎng)的零序回路等效電路圖圖2.2 清晰的揭示了在發(fā)生單相接地故障時(shí)電網(wǎng)零序回路中各電抗之間的連接關(guān)系，為簡(jiǎn)單分析中性點(diǎn)位移電壓的變化規(guī)律提供了依據(jù)，也為提出實(shí)用的選線算法供了參考。同時(shí)也可以看出，在發(fā)生單相接地故障時(shí)，故障點(diǎn)不但同各條回線的對(duì)地電容（或者并聯(lián)對(duì)地電阻）構(gòu)成回路，而且也同消弧線圈支路構(gòu)成回路，故障點(diǎn)接地電流等于系統(tǒng)對(duì)地電容

35、電流與消弧線圈電流之和，由于消弧線圈的補(bǔ)償作用，使本來(lái)就不明顯的故障接地電流變得更小，增加了測(cè)量與選線的難度。在電網(wǎng)正常運(yùn)行情況下，圖 2.2 中的rf為無(wú)窮大，此時(shí)系統(tǒng)中性點(diǎn)電壓由三路對(duì)地參數(shù)不對(duì)稱導(dǎo)致的決定。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)中性點(diǎn)電壓由和共同決定。但一般認(rèn)為電氣設(shè)備三相絕緣運(yùn)行條件和污穢情況大致相同、架空線路經(jīng)過(guò)充分的換位，即三相對(duì)地泄漏總電阻和對(duì)地總電容大致相等，這樣很小，并且一般配電網(wǎng)線路中各相對(duì)地的泄漏電導(dǎo)比對(duì)地電容的導(dǎo)納小得多，在進(jìn)行中性點(diǎn)位移電壓的粗略估算時(shí)，可忽略對(duì)地電導(dǎo)與消弧線圈等值損耗電阻，并設(shè)為系統(tǒng)對(duì)地總電容。因此式（2.3）可以簡(jiǎn)化為： （2.4）寫成有效值的

36、形式，為： (2.5)式中為相電壓有效值。由公式（2.4）可以得出位移電壓的軌跡是關(guān)于的一段半圓圓弧。繪出電壓的矢量變化圖如下： 圖2.3 從到0變化時(shí)，系統(tǒng)三相對(duì)地電壓及中性點(diǎn)位移電壓的向量變化 圖2.3是在消弧線圈的感抗大于系統(tǒng)對(duì)地容抗的情形下的電壓向量關(guān)系圖，是中性點(diǎn)位移電壓的方向與本圖關(guān)于橫軸對(duì)稱。由圖可見：1）中性點(diǎn)位移電壓隨著接地電阻阻值從到0變化，在零到故障相的負(fù)的額定值之間以向量的形式變化。2）故障相的電壓值隨接地電阻的變化，在額定值和零之間變化。3）非故障相的電壓值，通常情況下不相等，其中一相先上升后下降，另一相電壓先下降后上升，兩者最終都達(dá)到3倍額定相電壓值。系統(tǒng)中發(fā)生接地

37、故障時(shí)，意味著 從突變到一個(gè)有限值，也隨之突變，因此中性點(diǎn)位移電壓的突變可以反映系統(tǒng)發(fā)生了接地故障，突變量的大小可以指示接地電阻的大小。故可用中性點(diǎn)位移電壓的突變量作為消弧線圈的啟動(dòng)判據(jù)以及估算接地電阻大小的依據(jù)。對(duì)于接地故障發(fā)生在線路中間以及末端的情況，其等效電路比較復(fù)雜，但仍可用的突變量作為消弧線圈的啟動(dòng)判據(jù)以及估算接地電阻大小的依據(jù)，而其對(duì)選線結(jié)果的影響可以在線路防震的時(shí)候驗(yàn)證。另外，需要說(shuō)明的是，對(duì)于輸配電系統(tǒng)沒(méi)有自然中性點(diǎn)的情況，可以認(rèn)為引出一個(gè)中性點(diǎn)。常用的辦法是在三相線上接一個(gè)三相曲折形聯(lián)接的中性點(diǎn)接地變壓器，如圖2.4所示。 圖2.4 經(jīng)接地變壓器引出中性點(diǎn)的補(bǔ)償電網(wǎng)等值接線圖

38、心思電力變壓器相同，但是每個(gè)心柱上僅有一個(gè)繞組，并分為二部分，三個(gè)心柱上的半部分繞組互相聯(lián)接，單相接地故障發(fā)生時(shí)，同一心柱上的二半部分繞組中的電流方向相反，大小近似相等，因此不產(chǎn)生扼流效應(yīng)，從而允許流經(jīng)消弧線圈的電流可以自由地由接地變壓器的中性點(diǎn)流入電網(wǎng)線路中。因此，本質(zhì)上圖2.4與圖2.1兩情況無(wú)差別，因此，前面推導(dǎo)的公式對(duì)經(jīng)接地變壓器中性點(diǎn)諧振接地的補(bǔ)償電網(wǎng)同樣適用。2.1.2 電抗折算在實(shí)際應(yīng)用中并不關(guān)心線路的電感、電阻等線路參數(shù)，我們關(guān)心的是線路的對(duì)地電容、電阻等對(duì)地參數(shù)。線路的對(duì)地電容、電阻的大小與線路長(zhǎng)短、離地高低（架空線）、導(dǎo)線材料等有關(guān)，但其余參數(shù)均可折算到長(zhǎng)度參數(shù)中。采用電抗

39、折算符合消弧裝置的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程，可以更清晰的揭示消弧線圈的運(yùn)行原理以及方便推導(dǎo)選線算法。對(duì)于消弧線圈的阻抗模型，用等效變換原理對(duì)其進(jìn)行并聯(lián)變換，有： (2.6)反過(guò)來(lái)有 (2.7)于是有 (2.8)公式（2.1）中的，也須進(jìn)行并聯(lián)變換，折算成對(duì)地電容、電阻的并聯(lián)的形式： (2.9)式中的折算形式與類似。圖2.5為折算之后的等效電路圖，它簡(jiǎn)單直觀，更容易分析。圖2.5 電抗折算之后的等效電路圖2.1.3 消弧線圈的工作原理消弧線圈是基于諧振原理運(yùn)行的可調(diào)電抗裝置。圖 2.5中、均很大，很小，在分析消弧線圈的工作原理時(shí)可以忽略。由此繪出簡(jiǎn)化的等效電路圖如下：圖2.6 消弧線圈的工作原理圖由上圖可見

40、，中性點(diǎn)諧振接地的系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時(shí)，若實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)消弧線圈的電感，使之與系統(tǒng)對(duì)地電容在基波頻率下并聯(lián)諧振，就可以使流過(guò)接地電阻的電流（主要是工頻電流）變得很小，從而起到消弧的作用?，F(xiàn)在所開發(fā)的自動(dòng)調(diào)諧消弧線圈一般都是在發(fā)生接地故障之后立即調(diào)節(jié)（減?。┢潆姼?，使其在諧振值附近運(yùn)行。這種消弧線圈主要包括兩個(gè)方面的運(yùn)行：對(duì)地電容檢測(cè)和自動(dòng)調(diào)諧。在系統(tǒng)無(wú)接地故障時(shí)一般都要進(jìn)行對(duì)地電容檢測(cè)，此時(shí)消弧線圈在回路中呈現(xiàn)很大電感；在發(fā)生接地故障時(shí)，其自動(dòng)控制系統(tǒng)立即根據(jù)此前所測(cè)的系統(tǒng)對(duì)地總電容來(lái)調(diào)節(jié)消弧線圈的電感，使感抗值大致等于容抗值，利用電感電流補(bǔ)償接地電容電流，使接地點(diǎn)的故障電流迅速減小直至電弧熄滅

41、，之后消弧線圈停止補(bǔ)償，切換到正常工作狀態(tài)也就是對(duì)地電容檢測(cè)狀態(tài)。這兩個(gè)運(yùn)行狀態(tài)的切換是依靠檢測(cè)中性點(diǎn)位移電壓是否大于閥值電壓uth進(jìn)行的4750。在實(shí)際的對(duì)地電容檢測(cè)算法中，均是檢測(cè)中性點(diǎn)處對(duì)地呈現(xiàn)的總電容，線路參數(shù)已經(jīng)折算在對(duì)地參數(shù)之中。2.2 諧振接地電網(wǎng)的matlab建模為驗(yàn)證并比較已知的各種選線算法，本文采用matlab仿真軟件對(duì)前述的等值接線圖建立了仿真模型。matlab 仿真軟件的simulink工具箱中的simpowersys模塊為觀測(cè)有多條出線的電網(wǎng)在單相接地時(shí)的電流、電壓變化規(guī)律提供了直觀的依據(jù)。仿真模型主要考慮以下幾個(gè)方面：1）忽略電源及變壓器影響，采用理想和無(wú)窮大電源和

42、變壓器模型；2）將系統(tǒng)的復(fù)雜出線等效為 24 條出線，各出線的參數(shù)按長(zhǎng)度折算；3）將線路的分布參數(shù)按一定長(zhǎng)度下的集中參數(shù)處理。4）各線路參數(shù)取電纜線路的參數(shù)：線路電阻取0.09，線路電感取0.28mh/km，對(duì)地電容0.21f/km，系統(tǒng)阻尼率取4%；也可以取架空線的參數(shù)：線路電阻取0.23/km，線路電感取5.4mh/km，對(duì)地電容6f/km，系統(tǒng)阻尼率取4%；消弧線圈電感為0.824h；其等值損耗電阻取為消弧線圈感抗的4%；按照消弧線圈的全負(fù)荷容量800kva取對(duì)地總電容為63.5f。利用選取的仿真參數(shù)根據(jù)前述公式利用matlab的繪圖函數(shù)繪出電路中電壓、電流的變化規(guī)律。當(dāng)檢測(cè)到接地故障發(fā)

43、生時(shí)，中性點(diǎn)電壓的幅值發(fā)生突變，消弧線圈根據(jù)是否大于而決定是否投入補(bǔ)償。根據(jù)式（2.31），可以得知在電網(wǎng)對(duì)地總電容及消弧線圈電感一定的情況下（），中性點(diǎn)電壓幅值隨接地電阻變化的規(guī)律。用仿真參數(shù)代入，繪圖如下： 圖2.8 突變電壓隨接地電阻變化曲線圖根據(jù)公式可以得知在接地電阻不同時(shí)，故障線路和正常線路零序電流幅值的變化規(guī)律。代入仿真參數(shù)（取接地電阻10,100,500,1000），繪制故障線路和正常線路零序電流幅值曲線圖如下：圖2.9 故障線路、正常線路零序電流隨接地電阻、脫諧度變化曲線圖圖中f10表示故障線路10接地，m10表示正常線路10接地，余者類似?？梢娎胢atlab仿真工具，可以進(jìn)

44、一步得出諧振接地系統(tǒng)中各相關(guān)量的變化規(guī)律，為探討以及建立選線算法提供了依據(jù)。第3章 小電流接地系統(tǒng)選線技術(shù)的分析與討論3.1 故障信號(hào)的來(lái)源故障信號(hào)的來(lái)源共有以下幾種：1）接地故障引起的中性點(diǎn)電壓突變2）各回線零序穩(wěn)態(tài)電流3）各回線的零序暫態(tài)電流4）各回線的負(fù)序電流 5）外加的注入電流3.2 小電流接地系統(tǒng)選線方法的分析與評(píng)述在此主要對(duì)目前比較流行的選線方法做一討論，為提出本文所采用的選線方案提供參考。首先分析適用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的選線方法，因?yàn)樵诟鞣N選線方法中，中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的選線方法是其余接地方式下選線方法的基礎(chǔ)，各種選線方法都是在分析比較中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)選線方法的基礎(chǔ)上提出來(lái)的。將圖2

45、.1以及2.2中的消弧線圈電感支路去掉，重畫中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中零序電流分布圖如下： 圖3.1 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中各回線零序電流分布圖圖中省略了由于系統(tǒng)對(duì)地參數(shù)不對(duì)稱引起的不平衡電壓。由圖3.1可見，在發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)中各支路電流有如下的關(guān)系： （3.1）而故障線路零序電流與其余線路的零序電流有如下的關(guān)系： （3.2）式（3.1）、（3.2）中為流過(guò)接地電阻的電流，為故障線路本身的零序?qū)Φ仉娙?、?duì)地電阻電流，為非故障線路所檢測(cè)到的零序電流，而為故障線路所檢測(cè)到的零序電流。由式（3.1）可見，當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地電阻同所有回線的對(duì)地電容和并聯(lián)的對(duì)地電阻構(gòu)成回路，故障點(diǎn)

46、的接地電流恒等于系統(tǒng)總的對(duì)地電容、電阻電流之和；由式（3.2）可見，故障線路的零序電流等于所有非故障線路零序電流之和，故障線路零序電流的方向與非故障線路零序電流之和的方向相反，是由非故障線路流向故障線路。因此，故障線路零序電流的大小和方向是一個(gè)容易檢測(cè)的故障特征量。這是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的特點(diǎn)，目前絕大多數(shù)的不接地系統(tǒng)的選線方案都是基于這一特點(diǎn)提出來(lái)的。精確檢測(cè)出這一電流是實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確選線的關(guān)鍵，也是最大的難點(diǎn)。這主要是由于配電網(wǎng)對(duì)地電容電流一般很小，系統(tǒng)單相接地故障電流不大，當(dāng)然這也是所有選線方法的共同問(wèn)題。3.2.1 諧振接地方式下的選線方法1）5次諧波法考慮到系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)存在一

47、定的諧波，其中3倍次諧波電流相位一致，流經(jīng)變壓器三相繞組或被削弱或相互抵消。余下的各次諧波中5次諧波含量最大。發(fā)生單相接地故障時(shí)，零序回路中在故障點(diǎn)處存在非線性過(guò)渡電阻，因而導(dǎo)致零序電流含有大量奇次諧波成分，5次諧波分量有一定程度的增加。在中性點(diǎn)諧振接地系統(tǒng)中，消弧線圈主要補(bǔ)償?shù)氖橇阈蚧娏?，其感抗按照工頻整定，大致等于系統(tǒng)總對(duì)地容抗，而由于消弧線圈對(duì)5次諧波感抗是基波的5倍，系統(tǒng)對(duì)地電容總?cè)菘箙s變?yōu)榛ǖ?/5，所以消弧線圈遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能補(bǔ)償系統(tǒng)中的5次諧波電流。因而在諧振接地系統(tǒng)中，可以近似為故障線路的5次諧波電流大小等于所有非故障線路的5次諧波電流之和，方向與非故障線路的電流方向相反。通過(guò)對(duì)

48、零序5次諧波電流作幅值或相位比較，可以實(shí)現(xiàn)故障選線。2）有功分量法這種方法是基于消弧線圈只能補(bǔ)償故障點(diǎn)的容性無(wú)功電流而不能補(bǔ)償有功電流這一特點(diǎn)提出來(lái)的。一般來(lái)說(shuō)，在諧振接地系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)，同正常線路相比，故障線路中零序電流所含有功分量較大。這一有功分量主要來(lái)自消弧線圈本身的電阻損耗和接地點(diǎn)電弧的有功功率損耗。根據(jù)有功分量的分布特點(diǎn)，選線裝置可以采集系統(tǒng)中性點(diǎn)位移電壓和各回線的零序電流，進(jìn)行分析處理，有功分量最大者即為接地線路。這種方法與零序電壓、零序電流的極性無(wú)關(guān)，一般故障線與非故障線有功分量大小差別較大。但是它受電網(wǎng)結(jié)構(gòu)影響較大，當(dāng)電網(wǎng)出線較少，各線路零序阻抗差異較大時(shí)，不能保證正

49、確性；有功分量也存在幅值太小的問(wèn)題，而且受零序電流互感器不平衡電流影響很大。3） 殘流增量法殘流增量法基本原理是，在系統(tǒng)發(fā)生單相接地后，通過(guò)裝設(shè)于各回線的零序電流互感器采集各線路的零序電流，然后改變消弧線圈脫諧度，再采集各線路的零序電流，然后求出各線路在消弧線圈調(diào)檔前后零序電流的變化量，其中最大者即為接地線路，因?yàn)樗扔诟淖兿【€圈脫諧度前后電感電流的改變值，而其他線路基本不變。這種選線方法原理簡(jiǎn)單，不受系統(tǒng)電壓和頻率波動(dòng)的影響，判據(jù)采用相對(duì)值，即零序電流的增量，與零序電流互感器的極性無(wú)關(guān)，也避免了零序電流互感器和測(cè)量回路誤差及背景干擾等因素的影響，提高了靈敏度及可靠性。但這種方法是以損失一些

50、自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈的功能為代價(jià)的。通常認(rèn)為增大脫諧度易使接地電弧重燃，減小脫諧度容易引起諧振過(guò)電壓；不能在消弧線圈補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候同時(shí)選線；在高阻接地或線路較少的時(shí)候，各回線的零序電流都將發(fā)生很大變化，并且故障線路零序電流變化量不能保證最大，在原理上存在不足；只能配合特定的自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償消弧線圈工作，不能用于其它場(chǎng)所。本文將對(duì)這一方法進(jìn)行理論上的深入探討，并提出改進(jìn)的選線方法。4）注入信號(hào)法目前實(shí)際應(yīng)用的主要是“s注入法”，其電路接線圖如圖3所示。此方法不利用小電流接地系統(tǒng)在單相接地故障時(shí)產(chǎn)生的故障信號(hào)，而是利用單相接地時(shí)原邊被短接暫時(shí)處于不工作狀態(tài)的接地相的電壓互感器，人為向系統(tǒng)注入一個(gè)特殊信號(hào)電

51、流（例如220hz的電流），用尋跡原理跟蹤該信號(hào)的通路來(lái)實(shí)現(xiàn)接地故障選線。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地時(shí)，注入信號(hào)電流僅在接地線路的接地相中流動(dòng)，并經(jīng)接地點(diǎn)流入地。利用一種只反映注入信號(hào)而不反映工頻及其諧波成分的信號(hào)探測(cè)器，對(duì)注入電流進(jìn)行尋蹤，就可實(shí)現(xiàn)單相接地故障選線與接地點(diǎn)定位。這種方法不需增加一次設(shè)備，不會(huì)對(duì)運(yùn)行設(shè)備產(chǎn)生不良影響；注入信號(hào)具有不同于系統(tǒng)中任何一種固有信號(hào)的特征，對(duì)它的檢測(cè)不受系統(tǒng)運(yùn)行情況的影響；注入信號(hào)電流僅在接地線路的接地相流通，不影響系統(tǒng)的其它部位。注入法的缺陷在于注入信號(hào)的強(qiáng)度受電壓互感器的容量限制，不能達(dá)到很大；接地電阻較大時(shí)線路上分布電容會(huì)對(duì)注入的信號(hào)分流，給選線帶來(lái)很大干

52、擾；弧光接地時(shí)諧波含量豐富，注入的信號(hào)在線路中將不連續(xù)且會(huì)破壞信號(hào)特征；在現(xiàn)場(chǎng)高、低溫惡劣運(yùn)行環(huán)境下工作點(diǎn)容易漂移，導(dǎo)致收不到該電流信號(hào)；該法還易受現(xiàn)場(chǎng)強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾；再者傳感器接收的是空間信號(hào)，故障和非故障線信號(hào)差異并不很大，有時(shí)不能保證選線準(zhǔn)確性。圖3.2 s注入法原理圖5）注入變頻信號(hào)法為解決“s注入法”在高阻接地時(shí)存在誤判的問(wèn)題，文獻(xiàn)3提出注入變頻信號(hào)法。其原理是根據(jù)故障后位移電壓大小的不同，選擇向消弧線圈電壓互感器副邊注入諧振頻率恒流信號(hào)還是向故障相電壓互感器副邊注入頻率為70hz的恒流信號(hào)，然后監(jiān)視各回線上注入信號(hào)產(chǎn)生的零序電流功角、阻尼率的變化，比較各回線阻尼率的大小，再計(jì)及線路受

53、潮及絕緣老化等因素，得出選線判據(jù)。這種方法同樣有s注入法的一些缺陷，并且當(dāng)接地電阻較小時(shí)，70hz信號(hào)電流大部分都經(jīng)故障線路流通，非故障線路電流幅值較小，阻尼率誤差較大。6）增量函數(shù)法根據(jù)該方法，構(gòu)造函數(shù)在所有非故障線路中均為0，在故障線路中不為0。其構(gòu)造函數(shù)的實(shí)質(zhì)是將發(fā)生接地故障前后的各回線對(duì)地電抗值分別相減，故障線路由于接地后附加了接地電阻，使增量函數(shù)不為0；而非故障線路對(duì)地參數(shù)未發(fā)生變化，增量函數(shù)恒為0。這一方法除了采用各回線的穩(wěn)態(tài)零序電流作為故障信號(hào)來(lái)源，還采用了中性點(diǎn)位移電壓，精度較其它方法有所提高?；跇?gòu)造函數(shù)的方法還有文獻(xiàn)提出的能量法以及改進(jìn)能量法。7）暫態(tài)分量法暫態(tài)分量法是一類

54、方法的總稱。它既適合于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)也適用于諧振接地系統(tǒng)，目前其主要應(yīng)用以諧振接地系統(tǒng)為主。它主要分為暫態(tài)分量幅值、暫態(tài)分量方向等方法。暫態(tài)分量幅值法是根據(jù)故障線路暫態(tài)分量幅值等于非故障線路之和，即故障線路幅值大于非故障線路原理進(jìn)行選線。暫態(tài)分量方向法根據(jù)故障線路暫態(tài)分量方向與非故障線路相反的原理工作，基本過(guò)程與暫態(tài)分量幅值法相同，也可以同時(shí)使用暫態(tài)分量的幅值和方向信息。近年來(lái)引入的小波分析方法，為許多基于暫態(tài)分量的選線方法注入了新的活力，使得基于暫態(tài)分量的方法日益受到廣泛關(guān)注。但目前使用暫態(tài)分量有著較大的不足：金屬性接地時(shí)暫態(tài)分量只在接地后的首半波出現(xiàn)，不會(huì)重現(xiàn)，不易捕捉；故障信息容易受暫態(tài)信號(hào)的干擾；暫態(tài)信號(hào)頻率較高，受技術(shù)條件限制，對(duì)暫態(tài)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)比較困難；目前選線裝置都是利用零序電壓越限來(lái)啟動(dòng)選線程序，很多故障都是漸進(jìn)過(guò)程，故障最初暫態(tài)過(guò)程發(fā)生一段時(shí)間后零序電壓才越限，此時(shí)記錄的波形已經(jīng)不滿足暫態(tài)信號(hào)選線的前提。當(dāng)前，采用暫態(tài)分量法的選線裝置大部分停留在理論分析和試驗(yàn)階段，投入使用的產(chǎn)品很少。3.3 小電流接地選線裝置的發(fā)展趨勢(shì)順利實(shí)現(xiàn)接地故障選線的關(guān)鍵在于如何能夠有效的在幅值很小的故障信號(hào)中找尋故障