小電流接地系統(tǒng)單相接地保護選線方案的研究

1、論文對小電流接地系統(tǒng)單相接地保護選線方案的研究 學科（專業(yè)）：電力系統(tǒng)及其自動化摘要小電流接地方式由于在保證運行維護人員的安全、過電壓水平、設備絕緣水平、經(jīng)濟性等方面存在諸多的優(yōu)點，所以一直被應用于我國的中低壓電網(wǎng)中。在生產(chǎn)實際中，中低壓線路的故障，有70%以上都是單相接地故障，所以，尋找一種選線準確率高的保護裝置，仍然具有相當重要的理論和實用價值。文章主要針對小電流系統(tǒng)單相接地選線方法進行了分析，研究了小電流接地故障暫態(tài)算法和穩(wěn)妥算法，并重點分析了多判據(jù)信息融合選線方法。文章最后進行了小電流系統(tǒng)選線方法問題的分析。關 鍵 詞：小電流接地系統(tǒng)；單相接地；故障選線；多判據(jù)論文類型：應用研究tit

2、le：project of line selection for small current grounding system of single-phase grounding protection research speciality：electricity and its automationapplicant：xiong shuweisupervisor：duan jiandongabstractsince small current grounding operation and maintenance personnel in ensuring the safety of ove

3、r-voltage levels, equipment insulation levels, and there exist many economic advantages, it has been applied to low-voltage power grid in china. in actual production, the low-pressure line failure, more than 70% are single-phase ground fault, therefore, to find a select line of high accuracy of the

4、protection device, still has a very important theoretical and practical value.this article mainly current system of small single-phase line selection method of analysis of the small current grounding fault transient algorithm and secure algorithm, and analyzed the wavelet analysis and its electric p

5、ower system. finally a simulation study.key words： system with non-effectively earthed neutral；single-phase-to-ground fault；fault line selection；type of thesis：application目 錄摘要iabstractiii目 錄v1緒論11.1 課題研究背景與意義11.2 課題研究現(xiàn)狀21.3 論文的主要內(nèi)容32小電流接地系統(tǒng)單相接地選線方法分析與探討52.1小電流接地故障穩(wěn)態(tài)算法52.1.1零序電流幅值比較法52.1.2零序電流方向法52.

6、1.3諧波法62.1.4零序電流有功分量法62.1.5負序電流法62.1.6零序?qū)Ъ{法62.2小電流接地故障暫態(tài)算法72.2.1暫態(tài)零序能量法72.2.2暫態(tài)零序相位法72.3基于現(xiàn)代信號處理技術的故障選線算法73 多判據(jù)信息融合選線方法93.1引言93.2選線原理選擇93.2.1中性點不接地方式下選線原理選擇93.2.2諧振接地方式下選線原理選擇93.3 綜合選線方案103.4模糊選線104 小電流系統(tǒng)選線問題124.1檢測信號原因分析124.2誤判原因分析124.3本章小結(jié)135結(jié)論與展望15致 謝17參考文獻19聲明1緒論1.1 課題研究背景與意義電力系統(tǒng)常用的系統(tǒng)接地方式有四種：中性點

7、直接接地，中性點經(jīng)電阻接地，中性點不接地和中性點經(jīng)消弧線圈接地。而上述的四種方法可歸結(jié)為三類接地系統(tǒng)：中性點直接接地或經(jīng)一低阻抗接地的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)稱為有效接地系統(tǒng)；不接地或經(jīng)高阻抗接地的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)稱為非有效接地系統(tǒng)；經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，稱為消弧線圈接地系統(tǒng)也稱諧振接地系統(tǒng)。在我國城鄉(xiāng)366kv配電網(wǎng)絡中，大多數(shù)是中性點非直接接地系統(tǒng)。此類系統(tǒng)零序阻抗很大，通常為正序阻抗的45倍，因此發(fā)生單相接地短路時，流過接地點的故障電流較小，所以稱其為小電流接地系統(tǒng)。小電流接地系統(tǒng)包括中性點不接地系統(tǒng)（nus）、中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)（nes，也稱為諧振接地系統(tǒng)）及中性點經(jīng)高阻接地系統(tǒng)（nrs）1

8、。在中性點直接接地系統(tǒng)中，一旦某條出線發(fā)生單相接地短路故障，就會產(chǎn)生很大的單相接地故障電流，從而啟動保護裝置動作跳閘。由于配電線路絕大部分故障為單相接地故障，并且很多都是瞬時性的，而小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，不構(gòu)成短路回路，只是經(jīng)線路對地電容形成小電流回路，接地故障電流比負荷電流小得多，特別是中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)接地電流更小，并且由于三相線電壓仍然保持對稱關系，不影響對負荷連續(xù)供電，因此定可以繼續(xù)運行12小時，而不必立即跳閘，所以小電流接地系統(tǒng)提高了運行的可靠性2。尤其是在瞬時故障條件下，短路點可以自行滅弧并恢復絕緣，不需要運行人員采取什么措施，這對于減少用戶短時停電次數(shù)具有積極意

9、義。但隨之而來的問題是，如果故障是永久性的，系統(tǒng)僅僅允許在故障情況下繼續(xù)運行12個小時，非故障相對地電壓升高了倍，增加了對線路絕緣性能的要求，容易發(fā)生非故障相對地閃絡，造成兩相接地短路，其危害較大，可能引發(fā)電纜爆炸、電壓互感器和母線燒毀、電廠機組停運等事故。此時運行人員必須盡快查明短路線路和短路點，以便采取相應對策解除故障，恢復系統(tǒng)正常運行。因此，這就提出了小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障選線問題。在發(fā)生單相接地故障后，能夠迅速確定接地故障位置對配電網(wǎng)的安全運行意義重大。而在小電流接地系統(tǒng)單相故障選線中，過小的零序電流恰恰成了一個非常不利的因素。人們針對這個問題做了大量的研究，基于不同的原理，提出

10、了許多解決方案，有的已經(jīng)開發(fā)出選線裝置并在實際工作中取得了一定的應用。但是從現(xiàn)場使用情況來看，這些方法的選線效果并不十分理想，普遍存在著誤選、漏選的情況。其主要原因在于：(1)對金屬性接地選線正確率很高，但對非金屬性接地選線正確率非常低，誤判、漏判幾率非常大，實際中不得已還得采用逐線拉閘的方式。出現(xiàn)這種情況的主要原因是小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時接地電流很小，各種電磁干擾很容易把它淹沒，特別由于電流互感器三相不可能完全一致，二次側(cè)產(chǎn)生不平衡電流，很難與單相接地故障產(chǎn)生的零序電流區(qū)分開；直接使用零序電流互感器是可以解決這一問題的，對于電纜線路直接在出線安裝零序電流互感器尚可行，而對于架空線路

11、，在每條出線上安裝電磁式零序電流互感器是不現(xiàn)實的。另外，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的多變性及接地點、接地電阻、接地性質(zhì)的多變性進一步增加了選線的難度。(2)當前的各種選線方法都是通過檢測零序穩(wěn)態(tài)量實現(xiàn)的，但零序穩(wěn)態(tài)量并不是唯一故障信息，實際上小電流系統(tǒng)單相接地穩(wěn)態(tài)量一般都很小，不易測得，而故障暫態(tài)階段零序量相對較大，更容易測量，應充分利用。(3)盡管使用微機選線裝置避免了繁瑣的倒閘操作，提高了可靠性，但人工查找故障點仍是一項耗時耗力的工作。若能在正確選線的基礎上進一步較準確地給出故障位置將是更理想的。(4)零序電流的獲取困難。零序電流需要由星接三相ct的中性點取得，對于只有兩相ct的系統(tǒng)，裝置的應用受到限制。(

12、5)缺乏選線方法的綜合判據(jù)和有效性判定。有鑒于此，我們認為仍然有必要對中性點非直接接地系統(tǒng)單相接地故障選線問題進行進一步的分析研究，以期找出更有效的解決方案，這正是本論文選題的出發(fā)點。1.2 課題研究現(xiàn)狀小電流接地系統(tǒng)單相接地故障后的信號中含有各種各樣的故障信息，如穩(wěn)態(tài)基波分量，高頻暫態(tài)分量，現(xiàn)在的各種算法就是利用了各種故障信息構(gòu)成的故障判據(jù)。然而對不同故障條件下的故障信息分析表明，隨著故障條件的不同，故障信息也會有變化，有些算法可能會失效，所以根據(jù)不同算法做出的判斷結(jié)果準確度也往往不同。理論和實踐都表明，沒有一種選線方法能夠保證對所有故障類型都有效，每種選線判據(jù)都有一定的適用范圍，也都有各自

13、的局限性，需要滿足一定的適用條件。所以，僅靠一種判據(jù)進行選線是不充分的。迄今為止還不存在萬能型、無條件選線判據(jù)，因為如果存在，選線問題就已經(jīng)解決了。在這種現(xiàn)實狀況下，一種可行的辦法是使用多重選線判據(jù)來構(gòu)成綜合判據(jù)，利用各種判據(jù)選線性能上的互補性擴大正確選線的故障范圍，提高選線結(jié)果的可靠性。因為每一種選線判據(jù)的適用條件是不同的，針對某個故障樣本，一種判據(jù)的適用條件可能不滿足，但另一種判據(jù)的適用條件可能能夠滿足，幾種判據(jù)覆蓋的總的有效故障區(qū)域必然大于單個判據(jù)的有效故障區(qū)域。而信息融合作為一門研究信息綜合分析處理技術的新興邊緣學科，強調(diào)在自動控制領域中利用多源信息進行綜合分析推理以提高控制的精度和魯

14、棒性。因此能滿足我們的要求。近年來，用于信息融合的計算智能方法主要包括：模糊理論、神經(jīng)網(wǎng)絡、粗糙集理論等。其中模糊理論是用數(shù)學方法研究和處理具有“模糊”現(xiàn)象的一門科學。這里所謂的模糊性主要是指有關事物差異的中間過度的不分明性，這種屬性也反映在小電流故障選線中。例如“某一故障特征的明顯程度”、“某一方法的有效性”等等均沒有精確的度量，存在一定的模糊性。模糊理論能通過建立相應的隸屬函數(shù)有效地處理這種模糊性，將不分明性轉(zhuǎn)換為確切的數(shù)值描述。所以，本文對現(xiàn)有的各種小電流系統(tǒng)單相接地選線方法進行簡要的分析，并在第三章對小波法進行詳細說明，并進行算例仿真。通過運用小波法很大程度上能夠達到準確選線的目的，但

15、還是存在死區(qū)。因此，將多種選線方法或判據(jù)，考慮應用模糊理論解決算法有效性并進行多判據(jù)融合，這也是小電流接地系統(tǒng)故障選線發(fā)展的一個方向。1.3 論文的主要內(nèi)容論文的主要工作內(nèi)容如下：(1) 文章主要進行了針對小電流系統(tǒng)單相接地選線方法的分析，(2) 研究了小電流接地故障暫態(tài)算法和穩(wěn)妥算法。(3) 重點分析了多判據(jù)信息融合選線方法。(4) 最后進行了小電流系統(tǒng)選線方法問題的分析。2小電流接地系統(tǒng)單相接地選線方法分析與探討2.1小電流接地故障穩(wěn)態(tài)算法在電力系統(tǒng)發(fā)展的初期，考慮到絕緣方面的因素，電力系統(tǒng)中性點直接接地(大電流接地系統(tǒng))，相應的繼電保護裝置一般根據(jù)穩(wěn)態(tài)的電流來整定。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的增大

16、和用戶對供電要求的提高，我國的配電網(wǎng)開始采用小電流接地系統(tǒng)，針對單相接地故障，人們也習慣從穩(wěn)態(tài)量方面去考慮并根據(jù)這些穩(wěn)態(tài)量，特別是根據(jù)零序分量相關特性提出了一系列的算法并開發(fā)出了相應的裝置。2.1.1零序電流幅值比較法零序電流幅值比較法簡稱幅值法，它利用故障線路零序電流幅值比非故障線路大的特點選擇故障線路。以前的做法是使用電流繼電器，電流繼電器在零序電流超過整定值時動作，指示故障線路，繼電器的整定值要躲過本線路可能出現(xiàn)的最大對地電容電流；現(xiàn)在使用比較多的是群體比幅法，應用微機技術采集并比較接地母線上所有出線零序電流，將幅值最大的線路選為故障線路。由于不需設定門檻值，群體比幅法提高了檢測可靠性和

17、靈敏度，但在母線故障時會出現(xiàn)誤判斷。幅值法的致命問題是不適用于諧振接地電網(wǎng)。由于該電網(wǎng)中消弧線圈補償電流的存在，往往使故障線路電流幅值小于非故障線路；另外一個影響可靠性的因素是故障點電弧不穩(wěn)定現(xiàn)象，小電流接地故障往往伴隨有間歇性拉弧現(xiàn)象，由于沒有一個穩(wěn)定的接地電流，因此可能造成選線失敗。一些裝置在試驗室模擬試驗，甚至在現(xiàn)場進行人工接地試驗時選線結(jié)果很準確，但實際應用效果卻并不好，這是因為模擬試驗時線路導體與地之間是金屬性接觸，與實際運行中的絕緣擊穿現(xiàn)象并不完全相同。2.1.2零序電流方向法零序電流方向法簡稱方向法或相位法，它利用故障線路零序電流與非故障線路方向相反的特點選擇故障線路。一種實現(xiàn)方

18、法是檢測零序功率方向，如果某線路的零序無功功率方向為正，即零序電壓超前零序電流90°，則說明零序電容電流的方向是由線路流向母線，該線路被選為故障線路；另一種方法是群體比相法3，選擇3個以上幅值最大的線路零序電流，比較它們之間的相位，相位與其他線路相反的線路被選為故障線路。與幅值法相比，方向法有較高的檢測靈敏度，但仍然存在不適用于諧振接地電網(wǎng)的弱點。因為在過補償或完全補償狀態(tài)下，故障線路零序電流的方向與非故障線路相同；對間歇性接地故障來說，零序電流波形畸變嚴重，難以計算其相位，方向法比幅值法更容易出現(xiàn)誤判斷。2.1.3諧波法由于故障點、消弧線圈及變壓器等電氣設備的非線性影響，故障電流中

19、存在著諧波信號，其中以5次諧波分量為主，并且消弧線圈對5次諧波的補償作用僅相當于工頻時的1 /25，可以忽略其影響。因此，故障線路的5次諧波零序電流的幅值比非故障線路的都大且方向相反，據(jù)此可以選擇故障線路，稱為5次諧波法4。為了進一步提高靈敏度，可將各線路的3、5、7次等諧波分量的平方求和后進行幅值比較，幅值最大的線路選為故障線路。諧波法的優(yōu)點是可以克服消弧線圈補償?shù)挠绊懀珜嶋H應用效果并不理想。主要原因是故障電流中的5次諧波含量較小(小于10% ) ，檢測靈敏度低；多次諧波平方和法雖然能在一定程度上克服單次諧波信號小的缺點，但并不能從根本上解決問題。2.1.4零序電流有功分量法零序電流有功分

20、量法5, 6是根據(jù)線路存在對地電導以及消弧線圈存在電阻損耗，故障電流中含有有功分量來選擇故障線路。非故障線路和消弧線圈的有功電流方向相同且都經(jīng)過故障點返回，因此，故障線路有功分量比非故障線路大且方向相反。根據(jù)這一特點，可選出故障線路。在設計具體的選線裝置時，可利用零序電壓與零序電流計算并比較各線路零序有功功率的大小與方向來確定故障線路。有功分量法的優(yōu)點是不受消弧線圈的影響，但由于故障電流中有功分量非常小并且受線路三相參數(shù)不平衡的影響，檢測靈敏度低，可靠性得不到保障。為了提高靈敏度，有的裝置采用瞬時在消弧線圈上并聯(lián)接地電阻的做法加大故障電流中的有功分量。這樣做帶來的問題是使接地電流增大，加大對故

21、障點絕緣的破壞，很可能導致事故擴大。而且對電纜線路來說，這一問題更為突出。2.1.5負序電流法因為小電流接地故障的負序電流具有與零序電流相同的分布特征，所以負序電流法 7 也可以通過比較各線路負序電流的大小與方向選擇故障線路。由于負序電源阻抗比較小，故障線路負序電流絕大部分流入了電源回路，使得非故障線路的負序電流比較小，有利于接地選線。但正常運行時線路中也會存在較大的負序電流，并且負序電流的獲取遠不如零序電流來得簡單、準確，所以負序電流法的實際應用效果并不會比零序電流法好。2.1.6零序?qū)Ъ{法小電流接地系統(tǒng)的零序網(wǎng)絡可以等效為一空載均勻傳輸線，一般可以忽略線路的阻抗，零序電流主要為對地電容電流

22、和電導泄露電流。零序?qū)Ъ{法8，9通過在饋線端口測量零序電流與電壓來獲得故障時各條線路的零序?qū)Ъ{，根據(jù)故障相線路的零序?qū)Ъ{分布在第2、第3象限和正常相的零序?qū)Ъ{分布在第一象限這一特點來選擇故障線路。該算法具有較好的準確性和適應性，但是對于間歇瞬時性接地故障幾乎失效。2.2小電流接地故障暫態(tài)算法小電流接地系統(tǒng)中穩(wěn)態(tài)電流幅值小，易受到接地電阻、電弧和電流互感器不平衡電流的影響，其靈敏度低，所以選線的效果并不好。然而小電流接地故障暫態(tài)電流幅值是穩(wěn)態(tài)對地電容電流的幾倍到十幾倍，數(shù)值在數(shù)十安培到數(shù)百安培之間，并且不受消弧線圈影響。因此，利用暫態(tài)信號進行接地選線可以克服穩(wěn)態(tài)選線法存在靈敏度低以及受消弧線圈影

23、響的缺點。暫態(tài)保護技術的實施關鍵是接地電容電流的暫態(tài)特征分量的提取和暫態(tài)保護判據(jù)的建立，而暫態(tài)量的成分和大小都受到系統(tǒng)的運行方式、故障類型及故障時刻等多種因素的影響10。由于暫態(tài)過程短，且受線路結(jié)構(gòu)、參數(shù)及故障條件的影響，暫態(tài)量算法在實用中還有待實踐檢驗。20世紀70年代以來，微機繼電保護技術在電力系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。借助現(xiàn)代微電子技術，可以很方便地實現(xiàn)接地故障暫態(tài)信號的高速采集、記錄及分析，利用暫態(tài)信號的接地選線技術已取得了重大進展。下面將介紹幾種比較新的利用暫態(tài)信號的選線方法。2.2.1暫態(tài)零序能量法暫態(tài)零序能量法11對故障后各線路零模瞬時功率進行積分，得到零模能量函數(shù)。故障線路的能量

24、函數(shù)幅值最大，極性為負，與非故障線路的相反，據(jù)此可選擇接地線路。暫態(tài)能量法實質(zhì)上是零模有功功率法在暫態(tài)信號上的應用。由于暫態(tài)電流中有功分量所占的比例比較小，因此，暫態(tài)能量法對暫態(tài)信號的利用不充分，檢測靈敏度低。2.2.2暫態(tài)零序相位法暫態(tài)零序相位法就是根據(jù)故障時,故障相的暫態(tài)零序電流與非故障相的電流相位相反來判斷故障線路。文獻12提出的首半波法實際就是利用接地故障基波暫態(tài)電流的相位信息，該算法對于電弧性接地和接地時的相位信息非常敏感，在實際應用中抗干擾能力不強。文獻1214通過分析暫態(tài)諧波在一定頻段既選頻帶(sfb)內(nèi)的相頻特性：故障相暫態(tài)零序電流的相位與非故障的相位相反，利用小波分析這部分諧

25、波的相位關系，通過各個諧波的相頻特性來判斷故障線路。該算法通過不同頻段的相位信息采用計數(shù)累加的方式判斷故障線路，理論上很完美，但抗干擾能力不強是此類方法的本質(zhì)不足，特別是對于瞬時性接地故障尤其容易引起誤判。2.3基于現(xiàn)代信號處理技術的故障選線算法小電流接地故障選線是一種利用弱信號做出辨識的技術。僅利用以往電流幅值大小與相位相反等常規(guī)方法難以取得令人滿意的結(jié)果，所以研究者開始把現(xiàn)代信號處理技術與人工智能應用于這一難題的分析。像小波變換、神經(jīng)網(wǎng)絡及模糊理論等理論用來對故障信號進行分析與處理。3 多判據(jù)信息融合選線方法3.1引言各種選線原理針對的故障特征量各不相同，因此在實際選線中可能會由于某些故障

26、特征量的信號微弱或差異不顯著而造成某些選線原理不能得出正確結(jié)果。因此為了最大限度地提高選線準確率，應該在保證滿足選線時限要求的情況下，盡量多地選用有互補性的選線原理來綜合選線。下面分別為nus、nes和nrs選出三種使用效果較好且彼此間互補性較好的選線原理。3.2選線原理選擇3.2.1中性點不接地方式下選線原理選擇對于nus，選用零序無功功率法、零序電流比幅法、零序電流比相法這三種選線原理。（1）零序無功功率法：由以上分析可知，該選線原理對于nus選線準確率較高，因此選擇作為第一種選線原理；（2）零序電流基波比幅法：由于零序無功功率法只是抽取了各條線路零序電流中的無功部分進行比較，在某些情況下

27、可能會受到相位測量的影響。而零序電流基波比幅法則會充分利用“故障時故障線路零序電流等于其它所有線路零序電流的向量和"這一原理，而且其中的相位判斷只要能顯示為容性或者感性即可，誤差容忍度很大。因此選擇零序電流比幅法作為第二種選線原理，與零序無功功率法配合可以實現(xiàn)對零序電流幅值信息的充分利用；（3）零序電流比相法：前面兩種選線原理在判斷時都是以零序電流量的幅值為側(cè)重點，兼顧了其相位反映出來的容性或者感性的性質(zhì)，但均沒有充分利用零序電流的相位信息，這樣有可能會同時出現(xiàn)誤判。例如，在同一母線的各條出線長度相差比較懸殊的情況下，短線路上發(fā)生單相接地故障時，長線路上的零序電流相對故障線路來說零序

28、電流也比較大，在實際測量中其有效值甚至可能大于故障線路的值，此時僅僅通過簡單判斷各線路零序電流容性或者感性的性質(zhì)，就有可能出現(xiàn)誤判了。因此選擇零序電流比相法作為第三種選線原理，與前兩種方法配合可以實現(xiàn)對零序電流幅值和相位信息的充分利用。3.2.2諧振接地方式下選線原理選擇對于nes，選用突變量檢測法、零序有功功率法、零序?qū)Ъ{法這三種選線原理。（1）突變量檢測法： 該方法去噪與選線相結(jié)合，抗干擾強，計算精度受采樣頻率影響較小，計算量小，精度高，因此選擇作為第一種選線原理；（2）零序有功功率法：由于nes中消弧線圈自身電阻及串并聯(lián)電阻的影響，使得零序有功功率法具有較高的靈敏度，因此選擇作為第二種選

29、線原理；（3）零序?qū)Ъ{法：該方法利用中性點不接地系統(tǒng)或中性點諧振接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地時，測得的故障線路零序?qū)Ъ{大小和相位發(fā)生變化的原理進行故障選線，根據(jù)各線路實際零序?qū)Ъ{設定整定值，選線更加靈敏和可靠，作為第三種選線原理。3.3 綜合選線方案回顧小電流接地系統(tǒng)單相接地故障自動選線技術的發(fā)展歷程，自動選線技術已經(jīng)經(jīng)歷了三個階段。第一個階段是孤立選線方式階段，典型方法是零序電流過流保護和零序無功方向保護。孤立選線方式的特點是，當發(fā)生單相接地時，各條線路只依據(jù)本線路的故障信號獨立判斷本線路是否發(fā)生故障，線路之間沒有信號聯(lián)絡。孤立選線方式配置簡單，常規(guī)繼電器即可實現(xiàn)，不需要專門的選線裝置。但孤立選線方

30、式對故障信息的利用率太低，無法適應復雜的小電流單相接地故障。第二個階段是群體選線方式階段，典型方法是群體比幅比相法。群體選線方式實現(xiàn)了被識別對象中多源信息的溝通。選線裝置綜合利用電網(wǎng)中各線路的測量數(shù)據(jù)做出選線識別，使選線性能大幅度提高。但由于現(xiàn)有的群體選線方法利用的故障信息形式單一，仍未能很好地解決選線問題。從信息融合的觀點看，群體選線方式可以理解為具備了低級的融合含義。群體選線方式的信號處理與選線識別過程。群體選線方式可以認為是一種特征級的融合。在這種選線方式中，整個電網(wǎng)各條線路的測量數(shù)據(jù)匯集在一起，共同參與了選線，使得選線決策能夠從被識別對象全局狀況出發(fā)，而不是像孤立選線那樣，僅根據(jù)一個測

31、點的數(shù)據(jù)做出判斷。從這個意義上說，群體選線方式具有優(yōu)良的性質(zhì)。第三階段是將多種選線方法簡單融合，采用“舉手表決"機制。繼承和發(fā)揚了上述選線方式的優(yōu)點，研究如何進行多判據(jù)的信息智能融合。多判據(jù)智能融合希望每個判據(jù)能夠輸出表征一條線路表現(xiàn)出故障特征程度的數(shù)值屬性描述，融合層需要對各個判據(jù)的數(shù)值屬性進行智能融合，這也需要對每種方法的有效性做出一個數(shù)值描述，最后得出一個綜合選線結(jié)果。3.4模糊選線模糊選線是運用模糊理論實現(xiàn)多判據(jù)選線信息融合，根據(jù)判據(jù)規(guī)則建立各選線方法的故障測度隸屬函數(shù)(表征一條線路表現(xiàn)出故障特征程度的數(shù)值屬性描述)和各選線方法的權系數(shù)隸屬函數(shù)(表征一種方法的可信度)。多種選

32、線方法可能有多種的選線結(jié)果，因為它們選線的依據(jù)是不同的故障特征，故障特征在不同的故障條件下的表現(xiàn)程度是不一樣的。顯然某一選線方法所依據(jù)的特征相對明顯時，我們應給予這種判據(jù)更多的重視。這樣，方法融合時的權系數(shù)就不能設為定值，而應根據(jù)實際情況而變化。最后對各個判據(jù)的數(shù)值屬性進行融合，得出一個綜合選線結(jié)果。4 小電流系統(tǒng)選線問題4.1檢測信號原因分析在目前小電流接地選線裝置中出現(xiàn)選線不正確以及誤判較多的情況，除從選線判據(jù)選擇的方面存在一定缺陷外，在工程應用中也存在檢測等方面的問題。從小電流系統(tǒng)單相接地時與正常運行時，狀態(tài)信息的不同看，故障線路的判定似乎非常容易，然而事實并非如此，其原因主要有以下四點

33、：(1)電流信號太小小電流系統(tǒng)單相接地時產(chǎn)生的零序電流是系統(tǒng)電容電流，其大小與系統(tǒng)規(guī)模大小和線路類型(電纜或架空線)有關，數(shù)值甚小，經(jīng)中性點接人消弧線圈補償后，其數(shù)值更小，且消弧線圈的補償狀態(tài)(過補償、欠補償、完全補償)不同，接地基波電容電流的特點與無消弧線圈補償時相反或相同，對于有消弧線圈的小電流系統(tǒng)采用5次諧波電流或零序電流有功功率方向檢測，而5次諧波電流比零序電流又要小2050倍，此問題對于sfb頻段不存在。(2)干擾大、信噪比小小電流系統(tǒng)中的干擾主要包括2方面：一是在變電站和發(fā)電廠的小電流系統(tǒng)單相接地保護裝置的裝設地點，電磁干擾大；二是由于負荷電流不平衡造成的零序電流和諧波電流較大，特

34、別是當系統(tǒng)較小，對地電容電流較小時，接地回路的零序電流和諧波電流甚至小于非接地回路的對應電流。(3)隨機因素影響的不確定我國配電網(wǎng)一般都是小電流系統(tǒng)，其運行方式改變頻繁，造成變電站出線的長度和數(shù)量頻繁改變，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，負荷電流的大小總在不斷地變化；故障點的接地電阻不確定等等。這些都造成了零序故障電容電流和零序諧波電流的不穩(wěn)定。(4)電容電流波形的不穩(wěn)定小電流系統(tǒng)的單相接地故障，常常是間歇性的不穩(wěn)定弧光接地，因而電容電流波形不穩(wěn)定，對應的諧波電流大小隨時在變化。4.2誤判原因分析由于各種干擾的影響，特別是當系統(tǒng)較小或是加裝自動調(diào)諧的消弧線圈后，電容電

35、流數(shù)值較小，接地點電弧電阻不穩(wěn)定時，零序電流(或諧波電流)數(shù)值很小，可能被干擾淹沒，其相位不一定正確，從而造成誤判。工程上所采用的零序電流互感器精度太低。當原方零序電流在5 a以下時，許多廠家生產(chǎn)的零序電流互感器，帶上規(guī)定的二次負荷后，變比誤差達20以上，角誤差達20°以上，當一次零序電流小于1 a時二次側(cè)基本無電流輸出，無法保證接地檢測的準確度，且選線檢測裝置用的電流變換器線性性能差，目前變電站自動化系統(tǒng)的選線檢測元件大多按保護級選擇，保護級互感器在所測電流遠小于額定電流值時，綜合誤差難以滿足要求，兩級電流變換元件的總誤差是造成現(xiàn)場誤判的主要原因。工程實際中使用的零序濾序器的線性測

36、量范圍超出了實際可能的接地電容電流。(1)零序電流互感器誤差分析零序電流互感器的工作條件屬于套管型(或稱母線型)電流互感器，這種電流互感器原方無繞組，而是將被測回路的導體(引線套管或匯流排)或電纜穿過它的內(nèi)孔，作為原方繞組，因而僅有l(wèi)匝。套管型電流互感器在其原方電流小于100a時已不能保證準確度，一般的電流互感器在制作時，額定電流400a以下多采用多匝式結(jié)構(gòu)，這是因為電流互感器的誤差決定于它的鐵心所消耗的勵磁安匝占原方繞組總勵磁安匝的百分數(shù)，對于同一臺鐵心，在相同的原方電流下，原方繞組匝數(shù)越少，誤差越大。套管型電流互感器原方繞組僅有1匝，原方電流里激磁電流占的比例較大，造成較大誤差。而零序電流

37、互感器實際應用在小電流接地系統(tǒng)中，其原方電流值均很小，正常運行時其原方基本無電流，出現(xiàn)接地故障時其原方電流也很小，一般在10a以下。如該系統(tǒng)接地故障電流大于10a時，規(guī)程規(guī)定要裝設消弧線圈進行補償，帶有消弧線圈補償時接地故障電流更小，在這樣小的原方電流下常規(guī)零序電流互感器的變比和相角誤差均很大，所以一般各互感器生產(chǎn)廠家對零序電流互感器均不能給出變比，也無誤差保證指標。為國內(nèi)某知名互感器廠所生產(chǎn)的零序電流互感器的實際一、二次電流變化曲線。可知：零序電流互感器的電流變比值隨一次電流值變化很大，而一次電流在小于1 a時，已經(jīng)不能再給出具體的二次電流輸出值。經(jīng)實際測量，在原方零序電流為5 a以下時，各

38、廠家生產(chǎn)的零序電流互感器，帶上規(guī)定的二次負荷后，變比誤差達2080，使得利用零序電流大小與方向、零序電流中5次諧波電流大小與方向和零序有功、無功功率原理的接地檢測裝置和微機保護無法保證接地檢測的準確度。(2)零序濾序器的誤差分析工程實際中使用的零序濾序器大多為三相保護用電流互感器的組合，即用三相保護電流合成零序電流，眾所周知零序濾序器本身固有的不平衡輸出使其準確性較低，而且一般保護用電流互感器在一次電流低于50額定電流值時誤差已不能保證，隨著系統(tǒng)容量的增大考慮到電流互感器飽和的原因，保護所使用的電流互感器的變比逐漸增大，額定一次電流值多大于等于600 a，因此在接地電容電流小于10a的小電流接

39、地系統(tǒng)使用零序濾序器，單相電容電流僅為保護用互感器一次額定電流的0.6，互感器綜合誤差根本無法保證。4.3本章小結(jié)從檢測方法上得到了較為滿意的原理和方法選擇，但根據(jù)目前使用的選線裝置的使用來看，雖然從理論的角度都有一定的先進性和可用性，但在實際的使用中卻存在一定的問題，主要問題在于檢測方面的問題。本章結(jié)合實際情況，對小電流系統(tǒng)選線問題中的檢測信號原因和誤判斷原因進行了分析，具有指導的意義。5結(jié)論與展望論文主要探討小電流接地系統(tǒng)單相接地的故障選線問題，并分析現(xiàn)有選線方法的優(yōu)缺點，適用范圍，研究了多判據(jù)信息融合選線方法及小電流選線系統(tǒng)的問題，主要總結(jié)如下：（1） 對小電流選線方法進行了分析，闡述了故障暫態(tài)算法和故障穩(wěn)態(tài)算法；（2） 進行了多判據(jù)信息融合