小电流接地系统故障选线方法研究与实现(附件)【字数：11562】
摘 要我国的中低压配电网一般会使用小电流接地系统，因为它能提高供电的可靠性与安全性。对于小电流接地系统单相接地故障来说，由于故障电流比较小、故障特征微小而且容易受到外界环境噪音的干扰，会造成故障路线的判断错误。虽然全世界一直在研究小电流接地故障的解决办法，但是仍然找不到更加准确方便的办法，这对于配电网的安全很有影响。当小电流接地系统发生单相接地故障时，长时间的接地很容易对电路形成短路，弧光接地还会引起全系统过电压，对系统的安全有很大的破坏。因此必须趁早选出接地线路。本文论述了小电流接地系统单相接地故障的特征，讲述了中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经高阻接地发生时的特征。阐述了小电流接地系统单相接地选线保护的发展过程和国内外的各种保护原理和方法，分类讨论了目前现有的各种选线方法的理论依据和特征及其运用范围。并用MATLAB建立仿真模型。重点分析零序电流比幅比相法和零序比较法，并且利用该方法对故障进行选线。
目 录
第一章 绪论 1
1.1论文的背景和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本文主要工作 2
第二章 小电流接地特征分析 3
2.1小电流接地特点 3
2.2小电流接地系统三种接地方式介绍 4
2.3中性点经高阻接地 5
第三章 小电流接地系统单相接地故障基本特征 7
3．1中性点不接地系统单相接地故障特征 7
3．2中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障特征 10
3．3小电流接地系统单相接地故障的暂态分析 10
第四章 各种单相接地选线方案 12
4.1利用接地故障暂态特征分量的选线方案 12
4.2利用接地故障稳态特征分量的选线方案 13
4.3利用其它特征量的选线方案 13
第五章 仿真及分析 15
5.1系统仿真 15
5.2 模型窗口的建立 15
5.3 零序电流群体比相法故障选线 16
5.4 零序功率比较法故障选线 20
结论 21
致谢 22
参考文献 23
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章 绪论
1.1?论文的背景和意义
我国电力系统的中性点运行有：中性点直接接地，中性点不接地，中性点经消弧线圈接地等几种[1]。因为中性点在单相接地时出现的短路电流很大，所以我们称之为大电流接地系统；而中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的方法在3～66KV电力系统使用的比较多，这也是我们所说的小电流接地系统。
在3～66KV电力系统中，当系统产生单相接地故障时，因为形成不了短路回路，三相线电压的对称性并不会受到影响，而且只在系统中产生很小的零序电流，系统还可持续运作很长时间，一般仍能运行1～2h。若是长时间带故障运作，变高的非故障两相对地电压，就有可能使得绝缘的弱势环节被破坏，相间短路就会出现，这样就会导致电压互感出现饱和，从而使得电压互感器损坏，直接影响到用户的正常使用电。为预防系统事件更加严重，在接地运行的时候必需找方法消除接地点。
在不同的情形下抽取核实的故障选线算法来处理故障信息，并对故障信息进行DS证据思想的信息交融，这样处理信息提升了故障选线的正确。将选取的群体比幅比相算法和小波解析要领进行改进来适当证据思想的融合，规划算法计算DS证据理论中的可变性题目。
20世纪80年代以来，小电流接地装置已被多次技术改造。选线精度也得到了提高。虽然厂方已宣称了100％的正确率，但在工程实践中仍存在较高的错误率，这给许多用户带来了麻烦。故现场好多情况都是选检设备闲置退出而使用手动拉闸试验的原始方法找到接地。
1.2国内外研究现状
在前苏联国家，中性点非有效接地方式得到了广泛应用，其保护原理从过流、无功方向发展到了群体比幅；美国使用大电流接地，也就是我们说的经中性点直接接地的方式，基于零序电流无功分量、有功分量都可以使用快速的选线。中性点经消弧线圈接地起源于德国，20世纪40年代就提出了关于小电流暂态的保护，小电流暂态保护由此得到应用。法国电力公司开发出了DESIR保护装置，这是针对电路的不平衡运用基波理论和对高阻抗有针对性进行接地的方式。20世纪50年代，接地保护装置由第一半波极性在中国的接地故障定位是零序电流五次谐波[2]。20世纪90 年代至今，世界已经运用了很多方法进行接地保护。我国在80年代后期研制出了基波装置，到现在已经有好多种办法在现场被运用。
自1958以来，单相接地故障选线的小电流接地系统的问题进行了研究。在中国，各种选线方案已经被提出，并得到的大量的实践。在上世纪50年代，接地保护装置由第一半波极性在中国的接地故障定位是利用零序电流五次谐波。70年代中期，上海中继厂和许昌中继厂研制了多个选择性接地信号装置，如反映中性点不接地系统零序功率方向保护ZD4型保护，反映经消弧线圈接地系统5次谐波零序功率方向的ZD5、ZD6型保护。一些运行部门也使用反映零序电流增大的零序电流保护来选线。其中有南自研究院研制的微机小电流接地系统单相接地选线装置，其主要原理是比较线路零序电流5次谐波的大小和方向；华北电力大学利用零序电流的5次谐波比相原理研制的ML98型小电流接地系统单相接地微机选线装置。近年来，随着微机在电力系统中的实现，研制了一套适用于微机的微机接地选线装置和选线原理。
1.3本文主要工作
介绍了小电流接地系统的背景意义，了解了国内外小电流接地的发展状况，对小电流接地系统的三种中性点接地方式的原理和特点进行了介绍，对三种接地方式进行比较。分析了小电流接地系统的单相接地故障，了解了各种选线接地保护方案。最后用MATLAB建立模型仿真。重点分析零序电流群体比相法和零序功率比较法。通过观察示波器上零序电流的波形和零序功率的波形，选出故障线路。
第二章 小电流接地特征分析
2.1小电流接地特点
分析了小电流系统单相接地的运行状态。主要区别在于，故障线路流过的零序电流是全系统的电容电流减去自身的电容电流，而非故障线路流过的零序电流仅仅是该线路的电容电流。二是故障线路的零序电流是从线路流向母线，而非故障线路的零序电流是从母线流向线路。从小电流在运行时出现的状况以及它的原理，我们会认为很容易就找到了故障的原因。但是事实并不是这样，其原因主要有以下四点：
（1）电流信号小
小电流系统单相接地时产生的零序电流是系统电容电流。其大小与系统规模大小和线路类型(电缆或架空线)有关，数值甚小。经中性点接人消弧线圈补偿后，其数值更小，且消弧线圈的补偿状态(过补偿、欠补偿、完全补偿)不同，接地基波电容电流的特点与无消弧线圈补偿时相反或相同，对于有消弧线圈的小电流系统采用5次谐波电流或零序电流有功功率方向检测。
（2）干扰大、信噪比小
小电流接地系统的干扰主要包括两个方面：一是变电站和电厂低电流系统单相接地装置安装现场的电磁干扰; 其次，由负载电流和谐波电流不平衡引起的零序电流较大，特别是当系统较小且对地电容电流小时，接地回路的零序电流和谐波电流甚至小于相应的不接地回路电流。
目 录
第一章 绪论 1
1.1论文的背景和意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本文主要工作 2
第二章 小电流接地特征分析 3
2.1小电流接地特点 3
2.2小电流接地系统三种接地方式介绍 4
2.3中性点经高阻接地 5
第三章 小电流接地系统单相接地故障基本特征 7
3．1中性点不接地系统单相接地故障特征 7
3．2中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障特征 10
3．3小电流接地系统单相接地故障的暂态分析 10
第四章 各种单相接地选线方案 12
4.1利用接地故障暂态特征分量的选线方案 12
4.2利用接地故障稳态特征分量的选线方案 13
4.3利用其它特征量的选线方案 13
第五章 仿真及分析 15
5.1系统仿真 15
5.2 模型窗口的建立 15
5.3 零序电流群体比相法故障选线 16
5.4 零序功率比较法故障选线 20
结论 21
致谢 22
参考文献 23
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章 绪论
1.1?论文的背景和意义
我国电力系统的中性点运行有：中性点直接接地，中性点不接地，中性点经消弧线圈接地等几种[1]。因为中性点在单相接地时出现的短路电流很大，所以我们称之为大电流接地系统；而中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的方法在3～66KV电力系统使用的比较多，这也是我们所说的小电流接地系统。
在3～66KV电力系统中，当系统产生单相接地故障时，因为形成不了短路回路，三相线电压的对称性并不会受到影响，而且只在系统中产生很小的零序电流，系统还可持续运作很长时间，一般仍能运行1～2h。若是长时间带故障运作，变高的非故障两相对地电压，就有可能使得绝缘的弱势环节被破坏，相间短路就会出现，这样就会导致电压互感出现饱和，从而使得电压互感器损坏，直接影响到用户的正常使用电。为预防系统事件更加严重，在接地运行的时候必需找方法消除接地点。
在不同的情形下抽取核实的故障选线算法来处理故障信息，并对故障信息进行DS证据思想的信息交融，这样处理信息提升了故障选线的正确。将选取的群体比幅比相算法和小波解析要领进行改进来适当证据思想的融合，规划算法计算DS证据理论中的可变性题目。
20世纪80年代以来，小电流接地装置已被多次技术改造。选线精度也得到了提高。虽然厂方已宣称了100％的正确率，但在工程实践中仍存在较高的错误率，这给许多用户带来了麻烦。故现场好多情况都是选检设备闲置退出而使用手动拉闸试验的原始方法找到接地。
1.2国内外研究现状
在前苏联国家，中性点非有效接地方式得到了广泛应用，其保护原理从过流、无功方向发展到了群体比幅；美国使用大电流接地，也就是我们说的经中性点直接接地的方式，基于零序电流无功分量、有功分量都可以使用快速的选线。中性点经消弧线圈接地起源于德国，20世纪40年代就提出了关于小电流暂态的保护，小电流暂态保护由此得到应用。法国电力公司开发出了DESIR保护装置，这是针对电路的不平衡运用基波理论和对高阻抗有针对性进行接地的方式。20世纪50年代，接地保护装置由第一半波极性在中国的接地故障定位是零序电流五次谐波[2]。20世纪90 年代至今，世界已经运用了很多方法进行接地保护。我国在80年代后期研制出了基波装置，到现在已经有好多种办法在现场被运用。
自1958以来，单相接地故障选线的小电流接地系统的问题进行了研究。在中国，各种选线方案已经被提出，并得到的大量的实践。在上世纪50年代，接地保护装置由第一半波极性在中国的接地故障定位是利用零序电流五次谐波。70年代中期，上海中继厂和许昌中继厂研制了多个选择性接地信号装置，如反映中性点不接地系统零序功率方向保护ZD4型保护，反映经消弧线圈接地系统5次谐波零序功率方向的ZD5、ZD6型保护。一些运行部门也使用反映零序电流增大的零序电流保护来选线。其中有南自研究院研制的微机小电流接地系统单相接地选线装置，其主要原理是比较线路零序电流5次谐波的大小和方向；华北电力大学利用零序电流的5次谐波比相原理研制的ML98型小电流接地系统单相接地微机选线装置。近年来，随着微机在电力系统中的实现，研制了一套适用于微机的微机接地选线装置和选线原理。
1.3本文主要工作
介绍了小电流接地系统的背景意义，了解了国内外小电流接地的发展状况，对小电流接地系统的三种中性点接地方式的原理和特点进行了介绍，对三种接地方式进行比较。分析了小电流接地系统的单相接地故障，了解了各种选线接地保护方案。最后用MATLAB建立模型仿真。重点分析零序电流群体比相法和零序功率比较法。通过观察示波器上零序电流的波形和零序功率的波形，选出故障线路。
第二章 小电流接地特征分析
2.1小电流接地特点
分析了小电流系统单相接地的运行状态。主要区别在于，故障线路流过的零序电流是全系统的电容电流减去自身的电容电流，而非故障线路流过的零序电流仅仅是该线路的电容电流。二是故障线路的零序电流是从线路流向母线，而非故障线路的零序电流是从母线流向线路。从小电流在运行时出现的状况以及它的原理，我们会认为很容易就找到了故障的原因。但是事实并不是这样，其原因主要有以下四点：
（1）电流信号小
小电流系统单相接地时产生的零序电流是系统电容电流。其大小与系统规模大小和线路类型(电缆或架空线)有关，数值甚小。经中性点接人消弧线圈补偿后，其数值更小，且消弧线圈的补偿状态(过补偿、欠补偿、完全补偿)不同，接地基波电容电流的特点与无消弧线圈补偿时相反或相同，对于有消弧线圈的小电流系统采用5次谐波电流或零序电流有功功率方向检测。
（2）干扰大、信噪比小
小电流接地系统的干扰主要包括两个方面：一是变电站和电厂低电流系统单相接地装置安装现场的电磁干扰; 其次，由负载电流和谐波电流不平衡引起的零序电流较大，特别是当系统较小且对地电容电流小时，接地回路的零序电流和谐波电流甚至小于相应的不接地回路电流。
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