基于能量法小電流接地選線的研究畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　【摘 要】</b></p><p>　　本文研究了一種小電流接地選線的新原理，利用接地后零序電流和電壓構(gòu)成能量函數(shù)，由能量函數(shù)的方向判別接地線路。網(wǎng)絡(luò)上的能量都是通過(guò)故障線路傳送給非故障線路的, 因此故障線路的能量函數(shù)總是小于零, 并且其絕對(duì)值等于其它線路(包括消弧線圈)能量函數(shù)的總和。</p><p>　　該原理適用于經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)

2、。并且不受負(fù)荷諧波源和暫態(tài)過(guò)程的影響，從而在理論上解決了傳統(tǒng)方法選線準(zhǔn)確率低的問(wèn)題。MATLAB仿真計(jì)算結(jié)果表明本文的結(jié)論是正確的。經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)的接地選線是傳統(tǒng)方法中的一個(gè)主要難題，本文的方法在理論上解決了這個(gè)問(wèn)題。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 接地選線; 能量函數(shù)</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b&

3、gt;　?。薄∫?</b></p><p>　　２　單相接地故障的基本特征2</p><p>　　2.1.單相接地故障的基本特征2</p><p>　　2.2.小電流接地系統(tǒng)單相接地故障過(guò)程分析2</p><p>　　2.2.1 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí)的過(guò)程2</p><p>　　2.2.

4、2 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障的分析3</p><p>　　2.2.3 經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障的分析........................7</p><p>　?。?接地選線保護(hù)原理12</p><p>　　3.1. 各種選線原理的分析12</p><p>　　3.2.1 基于穩(wěn)態(tài)分量的選線方法12</p&g

5、t;<p>　　3.2.2 基于暫態(tài)分量的選線方法14</p><p>　　3.2.3 基于注入信號(hào)的選線方法16</p><p>　　4能量法選線的基本原理17</p><p>　　4.1基本原理17</p><p>　　4.2零序能量函數(shù)的特點(diǎn)18</p><p>　　5 本文基于MATLA

6、B的系統(tǒng)建模及仿真19</p><p><b>　　6總結(jié)33</b></p><p><b>　　6.1結(jié)論33</b></p><p><b>　　6.2 展望33</b></p><p><b>　　致謝34</b></p>

7、<p><b>　　參考文獻(xiàn)35</b></p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　我國(guó)大多數(shù)中低壓電網(wǎng)均采用中性點(diǎn)不直接接地系統(tǒng), 即小接地電流系統(tǒng)。這種系統(tǒng)當(dāng)其中性點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí), 供電仍能保證線電壓的對(duì)稱性, 且故障電流較其他類型短路故障短路電流小得多。為不影響對(duì)負(fù)荷的連續(xù)供電, 一般不必立即跳閘,

8、 可以繼續(xù)運(yùn)行1~ 2 h。但當(dāng)電網(wǎng)的饋線較多時(shí), 電容電流較大, 接地點(diǎn)電弧不易熄滅, 產(chǎn)生弧光接地過(guò)電壓而損壞設(shè)備, 而且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行還容易使故障擴(kuò)大成兩點(diǎn)或多點(diǎn)接地短路, 破壞系統(tǒng)安全運(yùn)行, 所以必須采取措施對(duì)過(guò)電壓予以限制, 并及時(shí)找到故障線路, 發(fā)出信號(hào), 由運(yùn)行人員采取措施( 轉(zhuǎn)移負(fù)荷等) 后再切除故障線路。發(fā)生單相接地時(shí), 傳統(tǒng)的處理方式為逐條線路拉閘停電來(lái)判斷故障線路。這樣會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間的停電, 不利于系統(tǒng)安全運(yùn)行。國(guó)內(nèi)從2

9、0世紀(jì)50年代就開始了對(duì)接地保護(hù)原理和裝置的研究。</p><p>　　接地后能選擇故障線路的裝置， 一般不動(dòng)作于跳閘， 而僅動(dòng)作于信號(hào)。 小電流接地選線是幾十年來(lái)未能很好解決的問(wèn)題。目前已提出的檢測(cè)方法主要有基波零序電流方向、五次諧波電流方向、暫態(tài)電流首半波方向等。基波零序電流方向在經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中失效。五次諧波電流方向在負(fù)荷中存在五次諧波源時(shí)不能保證正確的方向。首半波方向在電壓過(guò)零點(diǎn)附近接地時(shí)失效, 并且

10、其方向性只能維持極短的時(shí)間。因此抗干擾能力差，由于已提出的各種檢測(cè)方法在理論上均存在缺陷，選線準(zhǔn)確性低。不能滿足實(shí)際工程要求。故有必要探索新的方法。</p><p>　　本文研究了系統(tǒng)接地后零序能量函數(shù)的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)接地后零序能量函數(shù)的符號(hào)和大小均能識(shí)別接地線路。 并且不受負(fù)荷和消弧線圈的影響.，從而在理論上解決了傳統(tǒng)方法選線準(zhǔn)確率低的問(wèn)題。</p><p>　　2 單相接地故障的基本特

11、征</p><p>　　2.1 單相接地故障的基本特征</p><p><b>　?。?）不完全接地</b></p><p>　　當(dāng)通過(guò)高電阻或電弧接地時(shí)，也就是發(fā)生單相不完全接地，此時(shí)故障相的電壓降低，而未發(fā)生故障相的電壓會(huì)升高，并超過(guò)相電壓，但是不會(huì)達(dá)到線電壓。電壓互感器開口三角處的電壓達(dá)到整定值，電壓繼電器開始動(dòng)作并發(fā)出接地信號(hào)。<

12、/p><p><b>　　（2） 完全接地</b></p><p>　　當(dāng)發(fā)生單相完全接地時(shí)，故障相的電壓會(huì)降到0，而未發(fā)生故障相的電壓會(huì)升高到與線電壓相同。電壓互感器開口三角處的電壓達(dá)到100V，電壓繼電器開始動(dòng)作并發(fā)出接地信號(hào)。</p><p>　　（3）電壓互感器高壓側(cè)出現(xiàn)單相斷線或熔斷件熔斷</p><p>　　當(dāng)電

13、壓互感器高壓側(cè)出現(xiàn)單相斷線或熔斷件熔斷時(shí)，故障相的電壓表在二次回路中經(jīng)互感器線圈和其他兩相電壓表形成串聯(lián)回路，會(huì)出現(xiàn)比較小的電壓指示，但是這個(gè)電壓并不是實(shí)際電壓。而此時(shí)未發(fā)生故障相的電壓仍為相電壓。電壓互感器開口三角處的電壓達(dá)到35V左右，電壓繼電器開始動(dòng)作并發(fā)出接地信號(hào)。</p><p><b>　　（4）串聯(lián)諧振</b></p><p>　　由于系統(tǒng)中存在容性和感

14、性參數(shù)的元件（如帶有鐵芯的鐵磁電感元件），當(dāng)參數(shù)組合不匹配時(shí)，便會(huì)引起鐵磁諧振，電壓繼電器開始動(dòng)作并發(fā)出接地信號(hào)。</p><p>　?。?）空載母線會(huì)發(fā)生虛假接地的現(xiàn)象</p><p>　　如果電網(wǎng)的母線以空載的方式運(yùn)行，就很有可能出現(xiàn)三相電壓不平衡的情況，并發(fā)出已經(jīng)接地的虛假信號(hào)。但是，當(dāng)再接入一條線路之后，該現(xiàn)象就會(huì)消失。</p><p>　?。?）絕緣監(jiān)測(cè)儀

15、表的中性點(diǎn)斷線時(shí)電網(wǎng)發(fā)生單相接地</p><p>　　當(dāng)絕緣監(jiān)測(cè)儀表的中性點(diǎn)斷線時(shí)，若三相電壓顯示正常，但卻已發(fā)出接地信號(hào)。則說(shuō)明系統(tǒng)已發(fā)生單相接地，只不過(guò)因電壓表的中性點(diǎn)斷線，而導(dǎo)致絕緣監(jiān)測(cè)儀表無(wú)法正確的表示三相電壓情況。</p><p>　　2.2 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障過(guò)程分析</p><p>　　2.2.1 小電流接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí)的過(guò)程</p

16、><p>　　在對(duì)小電流系統(tǒng)進(jìn)行故障分析前，為了突出主要問(wèn)題并簡(jiǎn)化分析，提出合理的假設(shè)；</p><p>　　(1)不計(jì)磁路飽和、磁滯的影響。此時(shí)系統(tǒng)中各元件的參數(shù)恒定，可以應(yīng)用疊加原理。</p><p>　　(2)系統(tǒng)是三相對(duì)稱系統(tǒng)。不對(duì)稱僅存在故障處。所以可應(yīng)用對(duì)稱分量法將各序的網(wǎng)絡(luò)用單相等值電路分析。</p><p>　　(3)各元件序參數(shù)

17、的阻抗角可認(rèn)為相等，進(jìn)而認(rèn)為系統(tǒng)綜合阻抗角相等。</p><p>　　(4)在進(jìn)行短路電流大小計(jì)算時(shí)，一般可略去各元件的電阻。</p><p>　　(5)負(fù)荷只作估計(jì)或作為恒定阻抗，或當(dāng)作臨時(shí)附加電源，視情況而定。當(dāng)然，任何一條假設(shè)都是相對(duì)的，有條件的，在一種場(chǎng)合下不大起作為的因素，在另外一種情況下則可能顯示重大的甚至是決定性的影響。在考慮小電流接地系統(tǒng)的線路模型時(shí)，為了精確，就要考慮系統(tǒng)

18、線路的對(duì)地電容，而且用集中電容代替分布電容。</p><p>　　2.2.2 中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障的分析</p><p>　　圖2-1中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí)的電流分布圖</p><p>　　如圖2-l所示的中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，有2條出線。正常運(yùn)行時(shí)，各相對(duì)地電壓是相對(duì)電壓且對(duì)稱的，中性點(diǎn)對(duì)地電壓為零，電網(wǎng)中無(wú)零序電壓。由于各相對(duì)她電容相同，在相電壓的作

19、用下，各相電容電流相等并超靜相電壓。因此，線電流中不存在零序分量。這時(shí)相電壓和零序電流的向量如圖2-2所示。</p><p>　　圖2-2中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)向量圖</p><p>　　當(dāng)發(fā)生單相接地故障后，三相電路的對(duì)稱性受到破壞，故障點(diǎn)就出現(xiàn)明顯的不對(duì)稱，如當(dāng)A相發(fā)生單相接地故障后，A相對(duì)地電壓變?yōu)榱悖鋵?duì)地電容被短接，而B相和C相的對(duì)地電壓升高，對(duì)地電容電流相應(yīng)增大。流過(guò)接地點(diǎn)D的電流為

20、所有線路電容電流的總和，系統(tǒng)電容電流的分布如圖l所示，向量圖如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-3中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地故障向量圖</p><p>　　當(dāng)發(fā)生會(huì)屬性接地(既過(guò)渡電阻)故障時(shí)，從圖2和圖3中可以看出：</p><p>　　1. 各相電壓和故障點(diǎn)的零序電壓分別為：</p><p>　　A相(故障相)電壓：

21、 （2-1）</p><p>　　B相電壓： （2-2）</p><p>　　C相電壓： （2-3）</p><p><b>　　故障點(diǎn)的零序電壓：</b></p>

22、<p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　2．各線路非故障相電容和流過(guò)接地點(diǎn)的電流分別為：</p><p>　　線路1非故障相的電容電流：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　線路2非故障相的電容電流：</p><p&

23、gt;<b>　?。?-6）</b></p><p>　　流過(guò)接地點(diǎn)的故障電流為：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　因此，可以歸納出當(dāng)有行條出線時(shí)，流過(guò)故障點(diǎn)的電流為</p><p><b>　　（2-6） </b></p>&

24、lt;p>　　其中，第j條線路的對(duì)地電容，</p><p>　　而在故障線路2上，故障相A相要流回全系統(tǒng)接地短路電流，因此，從A相流出的電流可表示為：。因此，線路2的零序電流則為：</p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　當(dāng)有n條線路時(shí)：</b></p><p&

25、gt;<b>　　（2-8） </b></p><p>　　于是，此時(shí)的零序向量如圖2-4所示。</p><p>　　圖2-4單相接地時(shí)的零序向量圖</p><p>　　由此可見(jiàn)：當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生零序電壓，大小為正常時(shí)的相電壓；非故障相電壓升高到原來(lái)的倍；接地電流超前零序電壓。并由線路流向母線；非故障線路的零

26、序電流為本身對(duì)地電容電流，相位超前零序電壓，電容性功率的實(shí)際方向?yàn)橛赡妇€流向線路：故障線路的零序電流為所有非故障元件對(duì)地電容電流之和，相位滯后零序電壓，電容性無(wú)功功率的實(shí)際方向?yàn)橛删€路流向母線，與非故障線路相反?？捎么颂卣鱽?lái)選線。</p><p>　　圖2-5中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單相接地等值電路</p><p>　　然而，在實(shí)際小電流接地故障中，大部分接地故障都是過(guò)渡電阻接地，假如設(shè)接地電阻為

27、，利用戴維南定理，可將圖1等效成圖2-5所示的等值電路。由于線路阻抗比對(duì)地電容R小得多，故可忽略不計(jì)。由圖4-5所示的等值電路可見(jiàn)，單相接地電流為：</p><p><b>　?。?-9） </b></p><p><b>　　零序電壓為：</b></p><p><b>　?。?-10）</b>&l

28、t;/p><p>　　所以， 有n條出線對(duì)，流過(guò)故障點(diǎn)的電流為：</p><p><b>　?。?-11） </b></p><p>　　其中，——相對(duì)地電容：</p><p>　　——故障前的相電壓。</p><p>　　2.2.3 經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障的分析</p>&l

29、t;p>　　隨著系統(tǒng)增大，線路的電容電流增大，使得越來(lái)越多的瞬時(shí)接地故障不能自動(dòng)消除，餓間歇電弧接地引起的弧光過(guò)電壓，絕緣受到嚴(yán)重威脅。接地電流在5～10安培時(shí)，最容易引起間歇電弧。為了防止間歇電弧。通常采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈的接地方式，如圖4-6所示。</p><p>　　圖2-6消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障時(shí)的電流分布圖</p><p>　　正常運(yùn)行時(shí)，各相對(duì)地電壓是對(duì)稱的，中性點(diǎn)

30、對(duì)地電壓為零，電網(wǎng)中無(wú)零序電壓，消弧線圈中沒(méi)有電流流過(guò)。各電氣特征量與中性點(diǎn)不接地相同。發(fā)生單相接地故障后，中性點(diǎn)由于采用了消弧線圈接地，這時(shí)的電流分布將發(fā)生變化。如圖2-6所示。設(shè)L2上A相發(fā)生接地故障，則A相對(duì)地電壓變?yōu)榱悖鳥相和C相相對(duì)地電壓升高，對(duì)地電容電流相應(yīng)增大。但同時(shí)，接地點(diǎn)又增加了一個(gè)電感電流流過(guò)，因此，從接地點(diǎn)流回的總電流為：</p><p><b>　?。?-12）</b&g

31、t;</p><p>　　因此 ——全系統(tǒng)的對(duì)地電容電流；</p><p>　　——消弧線圈的電流，設(shè)它的電感為L(zhǎng)，則</p><p>　　由于和的相位大約相差。，因此，將因消弧線圈的補(bǔ)償而減</p><p>　　少，這樣便可以消除接地電流而引起的電弧，這是經(jīng)線圈接地的由來(lái)。</p><p>　　圖2-7消弧線圈接地系

32、統(tǒng)單相接地故障時(shí)的等效零序網(wǎng)絡(luò)</p><p>　　為了更加清晰的分析電容電流和電感電流的分布特點(diǎn)，可作出如圖2-7所示的零序等效網(wǎng)絡(luò)。在有多條線路情況下，當(dāng)發(fā)生金屬性接地時(shí)，系統(tǒng)的接地故障電流為；</p><p><b>　　（2-13）</b></p><p>　　當(dāng)經(jīng)過(guò)渡電阻接地時(shí)，同理，根據(jù)戴維南定理可得如圖8所示的等值電路。</

33、p><p>　　圖2-8消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地等值電路</p><p><b>　　電網(wǎng)的零序電壓為：</b></p><p><b>　　（2-14）</b></p><p><b>　　可得故障電流為：</b></p><p><b>　?。?/p>

34、2-15）</b></p><p>　　(1)全補(bǔ)償 ，此時(shí)全電容電流與電感電流大小相等，方向相反，彼此抵消，當(dāng)中僅含有有功分量，不僅其值最小，且與同相位。由于，這正是電感L和三相對(duì)地電容對(duì)50Hz交流串聯(lián)諧振的條件，消弧線圈系統(tǒng)等值回路剛好在諧振點(diǎn)工作，這就是諧振系統(tǒng)的由來(lái)。中性點(diǎn)位移電壓在次串聯(lián)諧振電路中產(chǎn)生很大的電壓降落，從而迫使電源中性點(diǎn)對(duì)地電壓嚴(yán)重升高，造成電網(wǎng)的諧振過(guò)電壓，這是不允許的。

35、</p><p>　　(2)欠補(bǔ)償 ，此時(shí)中不僅含有有功分量，同時(shí)含有容性無(wú)功電流分量，其值較前明顯增大，其相位超前于玩。</p><p>　　(3)補(bǔ)過(guò)償 ，此時(shí)中主要為感性無(wú)功電流分量，其值明顯也增大，且相位滯后于。</p><p>　　由此可見(jiàn)。在中性點(diǎn)消弧線圈接地電路中，隨著消弧線圈的補(bǔ)償程度不同，故障點(diǎn)零序電流的方向和大小都不同。</p>

36、<p>　　通過(guò)以上分析，得出故障穩(wěn)態(tài)分析結(jié)論：</p><p>　　(1)故障相對(duì)地電壓為零，非故障相對(duì)地電壓升高至原來(lái)的倍，電壓保持對(duì)稱性，全系統(tǒng)都將出現(xiàn)零序電壓；</p><p>　　(2)故障線路與非故障線路出現(xiàn)零序電流，非故障線路零序電流等于本身的對(duì)地電容電流，故障線路零序電流為全系統(tǒng)非故障線路對(duì)地電容電流的總和；</p><p>　　(3)非

37、故障線路零序電流超前零序電壓，故障路零序電流滯后零序電壓。</p><p>　　3 接地選線保護(hù)原理</p><p>　　3.1 各種選線原理的分析</p><p>　　現(xiàn)有的選線方法有穩(wěn)態(tài)分量法、暫態(tài)分量法、注入信號(hào)法、綜合法等方法。其中基于穩(wěn)態(tài)分量的選線方法包括零序電流比幅法、零序電流比相法、群體比幅比相法、五次諧波分量法、有功分量法等方法；基于暫態(tài)分量的選線方

38、法包括零序暫態(tài)電流法、首半波法、小波法、暫態(tài)能量法；基于注入法的選線方法包括S注入法、注入變頻信號(hào)法等方法等。 </p><p>　　3.2 選線方法的介紹</p><p>　　3.2.1 基于穩(wěn)態(tài)分量的選線方法</p><p>　　(1)零序電流比幅法</p><p>　　當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)。流過(guò)故障線路的穩(wěn)態(tài)零序電流在數(shù)

39、值上等所有非故障線路對(duì)地電容電流之和。故障線路上的零序電流最大，通過(guò)零序電流幅值大小比較就可以找出故障線路。在以往實(shí)現(xiàn)上，采用“絕對(duì)整定值”原理，利用零序電流與整定值做比較，整定值一般大于系統(tǒng)內(nèi)任一條出線的電容電流值，如果小于整定值，極化繼電器不動(dòng)作；如果大于整定值，極化繼電器動(dòng)作，信號(hào)顯示該回路的編號(hào)，選線完成。但是由于系統(tǒng)可能存在某條線路的電容電流大于其它線路電容電流之和的情況，當(dāng)這條線路發(fā)生接地故障時(shí)，就會(huì)出線拒動(dòng)的情況．現(xiàn)在使用

40、較多的是群體比幅法，應(yīng)用微機(jī)技術(shù)采集并比較接地母線所有出線上的零序電流，將幅值最大的線路選為故障線路，由于不需設(shè)定門檻值，群體比幅法提高了檢測(cè)可靠性和靈敏度，但是在母線故障時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤判斷，并且一旦故障點(diǎn)出線間歇性拉弧現(xiàn)象，沒(méi)有一個(gè)穩(wěn)定的接地電流，也會(huì)導(dǎo)致選線失敗。對(duì)于諧振接地系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于諧振接地系統(tǒng)中消弧線圈補(bǔ)償電流的存在，往往使故障線路電流幅值小于非故障線路，因此零序電流比幅法不適用于諧振接地系統(tǒng)。</p><p

41、>　　(2)零序電流比相法</p><p>　　當(dāng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，流經(jīng)故障線路的穩(wěn)態(tài)零序電流的方向是從線路流向母線；流經(jīng)非故障線路的穩(wěn)態(tài)零序電流的方向是從母線流向線路。通過(guò)比較零序電流的方向就可以找出故障線路。這種方法在故障點(diǎn)離互感器較近、線路很短、高阻接地等情況發(fā)生時(shí)，測(cè)量到的零序電壓和零序電流較小，相位判別較困難，可靠性低。對(duì)于間歇性接地故障來(lái)說(shuō)，零序電流畸變嚴(yán)重，難以計(jì)算相位，容易

42、出線誤判。對(duì)于諧振接地系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，因?yàn)樵谶^(guò)補(bǔ)償或完全補(bǔ)償狀態(tài)下。故障線路的零序電流方向于非故障線路相同，因此零序電流比相法不適用于諧振接地系統(tǒng)。</p><p>　　(3)群體比幅比相法</p><p>　　這種方法多用于中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，使用幅值大、波形穩(wěn)定的零序電壓作為參考正方向，監(jiān)視零序開口電壓，當(dāng)零序開口電壓大于電壓閉鎖設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)采樣，進(jìn)行快速傅立葉分解，按基波或五次諧波排隊(duì)，取

43、幅值較大的前三個(gè)零序電流進(jìn)行比相，如果其中某個(gè)與其它兩個(gè)相位相反，則為故障線，否則為母線故障嘲。選擇幅值較大的零序電流迸行相位的比較，在一定程度上避免了系統(tǒng)因受過(guò)渡電阻大小及電流互感器不平衡等因素影響面導(dǎo)致的選線錯(cuò)誤。但是當(dāng)線路較短或者遇到故障點(diǎn)經(jīng)過(guò)高阻接地等情況發(fā)生時(shí)，零序電流較小，其相位誤差將很大，可能導(dǎo)致選線錯(cuò)誤。</p><p><b>　　(4)五次諧波法</b></p>

44、;<p>　　對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，基波零序電流的比幅比相法由于消弧線圈的補(bǔ)償作用麗失效。必須尋找其它的選線方法，五次諧波分量算法的提出在一定程度上解決了中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)單相接地故障的選線問(wèn)題。電力系統(tǒng)由于變壓器、線路等設(shè)備的非線性影響，線路電流中存在著諧波分量其中五次諧波含量最大發(fā)生單相接地故障時(shí)諧波分量還會(huì)有一定程度的增加。對(duì)于中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，消弧線圈對(duì)五次諧波所呈現(xiàn)的感抗是基波的5倍，而線

45、路分布電容對(duì)五次諧波所呈現(xiàn)的容抗卻是基波的1／5，因此消弧線圈對(duì)五次諧波的補(bǔ)償作用很小，可以忽略其影響。因此，故障線路的五次諧波零序電流幅值比非故障線路大且方向相反，由此可以選擇故障線路。為了進(jìn)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(jìn)行幅值比較，幅值最大的線路選為故障線路。但是五次諧波的含量占基波的比例很小，且考慮到負(fù)荷中的五次諧波源、電流互感器的不平衡電流和過(guò)渡電阻的大小，都會(huì)在一定程度上影響選線的準(zhǔn)確性。多次

46、諧波平方和法雖然能在一定程度上克服單次諧波信號(hào)小的缺點(diǎn)，但并不能從根本上解決問(wèn)題。</p><p><b>　　(5)有功分量法 </b></p><p>　　由于消弧線圈不能補(bǔ)償零序電流有功分量，當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，提取各條線路的零序有功分量，非故障線路的零序有功分量方向是由母線流向線路，大小等于線路本身的有功損耗電流值；故障線路的零序有功分量方向是由線路流向母線

47、，大小等于非故障線路的零序有功分量和消弧線圈的零序有功分量之和。</p><p>　　當(dāng)母線故障時(shí)所有線路的零序有功分量都等于線路本身的有功損耗電流值，方向是由母線流向線路。利用各條線路零序有功分量的相對(duì)大小和相位關(guān)系就可以確定故障線路或者母線故障。從原理上可見(jiàn)，有功分量方法有效地克服了消弧線圈補(bǔ)償帶來(lái)的影響；并且，在消弧線圈存在的情況下，故障線路的零序有功分量的大小比中性點(diǎn)不接地時(shí)更大，故障特征更明顯，更利于選

48、線。但是，由于線路的有功損耗相對(duì)較小，因此有功分量算法的故障信息同樣不夠突出；受cT不平衡、線路長(zhǎng)短、過(guò)渡電阻大小的影響也較大．為了提高靈敏度，有的裝置采用瞬時(shí)在消弧線圈上并聯(lián)接地電阻來(lái)加大故障電流的有功分量，這種做法帶來(lái)的問(wèn)題是接地電流增大，加大對(duì)故障點(diǎn)絕緣的破壞，很可能導(dǎo)致事故擴(kuò)大，對(duì)電纜線路來(lái)說(shuō)，這一問(wèn)題尤為嚴(yán)重。</p><p>　　3.2.2 基于暫態(tài)分量的選線方法</p><p&g

49、t;　　(1)零序暫態(tài)電流法</p><p>　　對(duì)于放射形結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)，暫態(tài)零序電流與零序電壓的首半波之間存在著固定的相位關(guān)系。在故障線路上兩者的極性相反，在非故障線路上兩者的極性相同，由此可以檢測(cè)出故障線路“”。這種方法可用于經(jīng)過(guò)渡電阻接地、弧光接地等情況。但在電壓過(guò)零短路時(shí)，暫態(tài)過(guò)程不明顯，此法不適用。</p><p><b>　　(2)首半波法</b></

50、p><p>　　當(dāng)故障發(fā)生在相電壓接近于最大值瞬間時(shí)。暫態(tài)電容電流比暫態(tài)電感電流大很多，所以說(shuō)故障初期，電感電流和電容電流是不能相互補(bǔ)償?shù)?，其暫態(tài)接地電流的特征主要是由暫態(tài)電容電流的特征所決定．零序電流和零序電壓首半波之間也存在著固定相位關(guān)系，對(duì)于放射性結(jié)構(gòu)的電網(wǎng)而言，故障線路兩個(gè)零序量極性相同，在非故障線路上兩者極性相反。首半波法的原理基于接地故障發(fā)生在相電壓接近最大值瞬間這一假設(shè)。發(fā)生接地后的第1個(gè)半周期。故障線

51、路零序暫態(tài)電流與正常線路零序暫態(tài)電流極性相反。但當(dāng)單相接地故障發(fā)生在電源電壓過(guò)零時(shí)，電流的暫態(tài)分量值很小時(shí)，易引起極性誤判。</p><p><b>　　(3)小波法</b></p><p>　　小波變換是一種信號(hào)的時(shí)間-頻率分析方法，是一種窗口大小固定不變但形狀可以改變，時(shí)間窗口和頻率窗口都可以改變的時(shí)頻局部化分析方法。小波交換的極大值檢測(cè)法是多尺度邊緣檢測(cè)，多尺度

52、邊緣檢測(cè)是在不同尺度上先對(duì)信號(hào)進(jìn)行平滑，再由光滑信號(hào)的一階導(dǎo)數(shù)檢測(cè)信號(hào)突變點(diǎn)。由小波變換的極大值檢測(cè)法可知，當(dāng)信號(hào)出現(xiàn)突變時(shí)，其小波變換后的系數(shù)具有模極大值，而且極性與信號(hào)的突變方向相同。應(yīng)用小波變換對(duì)采集到的故障信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，求得各線路上零序電流的小波變換模極大值特征、選擇合適的小波系數(shù)閾值，如果某線路Li上零序電流的小波模極值大于其它線路上零序電流的小波模極值，并且同一時(shí)刻線路Li上零序電流的小波模極值極性與其它線路相反，可判斷

53、Li為故障線路；如果各線路上零序電流的小波模極值極性都相同，則為母線故障。小電流接地電網(wǎng)單相接地故障等值電路是一個(gè)容性通路，故障的突然作用在電路中產(chǎn)生的暫態(tài)電流通常很大；特別是發(fā)生弧光接地故障或間歇性接地故障的情況下暫態(tài)電流含量更豐富，持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。小波選線方法對(duì)中性點(diǎn)不接地和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地的電網(wǎng)都適用；特別適應(yīng)于故障狀態(tài)復(fù)雜、故障波形雜亂的情況，與穩(wěn)態(tài)量選線方法形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。</p><p><b&

54、gt;　　(4)暫態(tài)能量法</b></p><p>　　為了有效減小測(cè)量誤差和電流互感器不對(duì)稱等因素的影響，定義每條線路的零序暫態(tài)能量增量為單相接地故障前后的中性點(diǎn)電壓和線路零序電流的差值乘積在一個(gè)工頻周期內(nèi)的積分。監(jiān)視中性點(diǎn)電壓發(fā)現(xiàn)單相接地故障發(fā)生后，分別計(jì)算各條線路的暫態(tài)能量增量。如果某一條線路的暫態(tài)能量增量為負(fù)數(shù)，并且絕對(duì)值最大，則這條線路為故障線路；如果所有線路的暫態(tài)能量增量均為正，則判斷為母

55、線故障。由于暫態(tài)過(guò)程持續(xù)時(shí)間較短，實(shí)現(xiàn)起來(lái)對(duì)硬件的要求較高。</p><p>　　3.2.3 基于注入信號(hào)的選線方法</p><p><b>　　(1)S注入法</b></p><p>　　S注入法選線原理不利用單相接地故障產(chǎn)生的信號(hào)。而是向系統(tǒng)注入外部信號(hào)進(jìn)行選線。通常從電壓互感器二次側(cè)注入電流信號(hào)，其頻率取在各次諧波之間，從而保證不被工頻分

56、量及高次諧波分量干擾。注人電流信號(hào)沿接地線路的接地相流動(dòng)，并經(jīng)接地點(diǎn)入地，用信號(hào)探測(cè)裝置對(duì)每一條出線進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)到注入信1號(hào)的線路即故障線路。S注入法利用處于不工作狀態(tài)的接地相電壓互感器注入信號(hào)，不增加一次設(shè)備，不影響系統(tǒng)運(yùn)行。但是注入信號(hào)法也存在著一些問(wèn)題：注入信號(hào)的功率不夠大。變換到高壓側(cè)的注入信號(hào)非常微弱，很難準(zhǔn)確測(cè)量；經(jīng)高阻按地對(duì)。注入信號(hào)微弱面不易檢測(cè)；弧光接鮑時(shí)諧波含量豐富，注入信號(hào)極</p><p&g

57、t;<b>　　易受到干擾。</b></p><p>　?。?）注入變頻信號(hào)法</p><p>　　注入變頻信號(hào)法根據(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諧振頻率恒流信號(hào)，如果位移電壓較低，則從消弧線圈電壓互感器注入諧振頻率恒流信號(hào)，如果位移電壓較高，則從故障相電壓互感器注入諧振頻率恒流信號(hào)。監(jiān)視各條

58、出線上注入信號(hào)產(chǎn)生的零序電流功角、阻尼率的變換，比較各條出線阻尼率的大小，再根據(jù)線路受潮及絕緣老化等因素得出選線判據(jù)。但是當(dāng)接地電阻不太大時(shí)，信號(hào)電流大部分都經(jīng)故障線路流通，導(dǎo)致非故障線路上阻尼率誤差較大。</p><p>　　4　能量法選線的基本原理</p><p><b>　　4.1 基本原理</b></p><p>　　假定一三相對(duì)稱系統(tǒng)

59、發(fā)生單相接地故障, 根據(jù)疊加原理, 系統(tǒng)發(fā)生故障后可分解為正常運(yùn)行系統(tǒng)和故障分量系統(tǒng)。 正常運(yùn)行系統(tǒng)無(wú)零序電壓和零序電流, 因此系統(tǒng)故障后的零序電壓、電流都由其故障分量決定。</p><p>　　圖4-1 零序故障分量等效系統(tǒng)</p><p>　　圖4-1所示為經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)的零序故障分量網(wǎng), 故障發(fā)生在線路1, 由于故障分量系統(tǒng)是一單激勵(lì)網(wǎng)絡(luò), 故障前系統(tǒng)中各元件的電壓和電流初始值都

60、為零, 并為無(wú)源網(wǎng)絡(luò)。故障即等效于在 t = 0 時(shí)刻在其零序網(wǎng)絡(luò)突然加上一個(gè)假想電源 - uf , 此時(shí)故障分量系統(tǒng)中各元件上所消耗和吸收的能量都由此假想電源提供。</p><p>　　定義線路的零序電壓與零序電流乘積的積分為零序能量函數(shù):</p><p>　　j=1，2…n （4-1）</p><p><b>　　對(duì)于消弧線圈

61、, 有</b></p><p><b>　　（4-2）</b></p><p>　　顯然, j=1,2…n,是故障后第 j 條線路上傳輸?shù)哪芰?。由于故障分量網(wǎng)絡(luò)是無(wú)源網(wǎng)絡(luò), 所以只能從等效電源吸收能量, 考慮到電流的參考方向, 非故障線路的能量函數(shù)總是大于零。消弧線圈的能量函數(shù)與非故障線路極性相同。網(wǎng)絡(luò)上的能量都是通過(guò)故障線路傳送給非故障線路的, 因此故障

62、線路的能量函數(shù)總是小于零, 并且其絕對(duì)值等于其它線路( 包括消弧線圈)能量函數(shù)的總和。</p><p>　　根據(jù)能量函數(shù)的上述特性, 可以構(gòu)成方向判別接地選線方法:</p><p>　　若第j條線路的能量函數(shù)< 0, j = 1, 2, …, n, L 判定第j 條線路為故障線路; 若所有線路( 包括消弧線圈) 的能量函數(shù)均大于零, 即 > 0, j = 1, 2, …, n,

63、 L 即判定為母線故障。</p><p>　　4.2 零序能量函數(shù)的特點(diǎn)</p><p>　　故障分量系統(tǒng)由電阻、電感和電容等元件組成。電阻元件所吸收的能量為</p><p>　　，電感元件所吸收的能量為，電容元件所吸收的能量為</p><p>　　，某條線路t 時(shí)刻的能量函數(shù)為線路上所有元件吸收能量的和。電阻總是消耗能量的，其能量函數(shù)單調(diào)上

64、升，有利于接地選線判別。 但由于線路電阻很小，對(duì)線路能量函數(shù)的影響可以忽略。電感和電容上的能量是波動(dòng)的，S 的下降意味著系統(tǒng)在釋放原先儲(chǔ)存的能量。 電感上儲(chǔ)存的能量變化由i0 決定，當(dāng)i0 為零時(shí)電感能量為零，i0 達(dá)到最大時(shí)電感能量為最大。電容上儲(chǔ)存的能量變化由u0 決定，當(dāng)u0 為零時(shí)電感能量為零，u0 達(dá)到最大時(shí)電容能量為最大。在小電流接地系統(tǒng)單相接地時(shí)，由于線路分布電容的等效容抗遠(yuǎn)大于線路電抗，故電容能量在能量函數(shù)中起著主導(dǎo)作用

65、。消弧線圈能量函數(shù)由電感上電流決定，非故障線路的能量函數(shù)變化規(guī)律與u20接近。故障線路的能量函數(shù)在中性點(diǎn)不接地和經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中差別較大。在中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中，故障線路的能量函數(shù)等于所有非故障線路能量函數(shù)之和的相反值。其變化規(guī)律與上述非故障線路能量函數(shù)變化規(guī)律相同。而在中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地電網(wǎng)中，故障線路的能量函數(shù)等于所有非故障線路能量函數(shù)加上消弧線圈能量函數(shù)之和的相反值。由于能量函數(shù)中同時(shí)存在電感能量和電容能量，電感和電容之間存在

66、能量的交換，系統(tǒng)的能量不會(huì)</p><p>　　MATLAB誕生在20世紀(jì)70年代，它的編寫者是Cleve Moler博士和他的同事。1984年，Cleve Moler和John Little成立了MathWorks公司并且推出Matlab計(jì)算軟件，它采用了開放性開發(fā)的思想，在數(shù)值計(jì)算、圖形處理、數(shù)據(jù)分析及工程設(shè)計(jì)仿真等方面的應(yīng)用極其廣泛，它內(nèi)建了豐富的庫(kù)函數(shù)，具有編程效率高、程序設(shè)計(jì)靈活、圖形功能強(qiáng)等特點(diǎn)。已經(jīng)

67、發(fā)展成為適合多學(xué)科、多種工作平臺(tái)的功能強(qiáng)大的大型軟件。MATLAB提供的SIMULINK是一個(gè)用來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包，它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)。形成了一系列規(guī)模龐大、覆蓋面極廣的工具箱，包含了控制理論、電力系統(tǒng)、信號(hào)處理等大量現(xiàn)代工程技術(shù)學(xué)科。SIMULINK為用戶提供了圖形化建模的接口，它與傳統(tǒng)的仿真軟件包用微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)。</p><

68、;p><b>　　線路的參數(shù)如下；</b></p><p>　　線路正序參數(shù)為：Ri=0．17Ω／km，Li=1．36e-3H／km，CI=6．1e-8F／km：</p><p>　　線路零序參數(shù)為：Ro=0．216Ω／km，Lo=3．872e-3H／km，Co=2．276e-8F／km：</p><p>　　線路長(zhǎng)度為：線路l：30km

69、；</p><p>　　線路2： 20km：</p><p>　　線路3； 20km： </p><p>　　電壓等級(jí)為：10KV；</p><p>　　可以計(jì)算出該系統(tǒng)的單相對(duì)地電容電流為：</p><p>　　3CUφ=3×2π×50×6．1××70×&#

70、215;=23．24(A)>10A</p><p>　　消弧線圈按110％的過(guò)補(bǔ)償整定，串聯(lián)等效電阻、電感為，</p><p><b>　　。</b></p><p>　　圖5-1 情況一系統(tǒng)仿真圖</p><p>　　圖5-1為仿真接線圖，整個(gè)小電流接消弧線圈接地系統(tǒng)有三條出線。用三個(gè)分布參數(shù)的等值線路來(lái)等效三條

71、線路（具體參數(shù)已經(jīng)在上面給出）。使用三相測(cè)量工具來(lái)測(cè)量三相電壓和電流。</p><p>　　以圖5-1中第一條線路為例，輸出的電壓和電流經(jīng)過(guò)分解器分為A、B、C三相，之后通過(guò)加法器ADD輸出到示波器Scope。根據(jù)公式和公式可得，示波器Scope觀測(cè)到的數(shù)據(jù)為三倍的零序電壓，而示波器Scope1觀測(cè)到的數(shù)據(jù)則為三倍的零序電流。</p><p>　　根據(jù)式(4-1)來(lái)處理這兩個(gè)數(shù)據(jù)，通過(guò)函數(shù)

72、元件Divide和Integrator將零序電壓和零序電流相乘并且積分得到能量值，最終輸出到示波器Scope2（注意，在這里沒(méi)有將零序電壓和電流進(jìn)一步處理除以三，并且忽略了消弧線圈上的能量函數(shù)，因?yàn)槲覀兪峭ㄟ^(guò)觀察出線線路能量函數(shù)的正負(fù)來(lái)判斷故障線路。雖然沒(méi)有處理后會(huì)影響數(shù)值的變化，但不影響判斷故障，出于線路化簡(jiǎn)和觀測(cè)簡(jiǎn)便，所以不進(jìn)一步的處理）。</p><p>　　以此類推，第二條和第三條線路的能量值輸出于示波器

73、Scope5和Scope8。接下來(lái)開始對(duì)仿真圖開始測(cè)試 。</p><p>　　首先，是正常運(yùn)行情況，在正常運(yùn)行情況下，沒(méi)有一條出線上有故障。觀測(cè)示波器Scope和Scope1來(lái)讀出零序電壓和電流。</p><p>　　圖5-2 示波器Scope讀數(shù) 圖5-3示波器Scope1讀數(shù)</p><p>　　圖5-2和5-3分別為零序電

74、壓和電流的讀數(shù)，可以看到兩個(gè)讀數(shù)都是零。正常運(yùn)行情況下三相電壓和電流互相差。相加后為零，也就是無(wú)零序電壓和電流。</p><p>　　情況一：如圖5-1所示，第一條線路的A相發(fā)生了單相接地故障，此時(shí)我們來(lái)觀測(cè)示波器Scope2、Scope5和Scope8的讀數(shù)。（不再將每條線路上的零序電壓和電流一一圖示，考慮版面整潔和數(shù)據(jù)清晰，并且因?yàn)槲覀兏P(guān)心的是能量函數(shù)的表現(xiàn)）。</p><p>　　

75、圖5-4示波器Scope2讀數(shù)</p><p>　　圖5-5示波器Scope5讀數(shù)</p><p>　　圖5-6 示波器Scope8讀數(shù)</p><p>　　如圖5-4、5-5、5-6 所示，三個(gè)示波器分別顯示的是三條出線的能量值，具體讀數(shù)為，當(dāng)?shù)?0s時(shí)：</p><p>　　第一條線路Scope2的讀數(shù)為 -4.58×J（故障線

76、路）</p><p>　　第二條線路Scope5的讀數(shù)為 2.23×J</p><p>　　第三條線路Scope8的讀數(shù)為 2.23×J</p><p>　　根據(jù)上面所得的數(shù)據(jù)分析，故障線路的能量函數(shù)總是小于零的，非故障線路的能量函數(shù)總是大于零的，能量函數(shù)具有明確的方向性。并且符合數(shù)值上符合能量守恒，即流入的能量等于流出的能量。（誤差是因?yàn)楹雎粤?/p>

77、消弧線圈上的能量函數(shù)所引起的，但不影響故障線路的判斷） </p><p>　　圖5-7 情況二系統(tǒng)仿真圖</p><p>　　情況二：如圖5-7所示，系統(tǒng)的接線形式不變，具體的線路參數(shù)也不變，但短路發(fā)生在第二條線路的B相上。此時(shí)我們來(lái)觀測(cè)示波器Scope2、Scope5和Scope8的讀數(shù)。并且和情況一的讀數(shù)進(jìn)行比較，研究在不同故障點(diǎn)發(fā)生短路情況時(shí)，能量函數(shù)是否還能準(zhǔn)確地判斷出故障線路。&

78、lt;/p><p>　　圖5-8示波器Scope2讀數(shù)</p><p>　　圖5-9示波器Scope5讀數(shù)</p><p>　　圖5-10示波器Scope8讀數(shù)</p><p>　　如圖5-8、5-9、5-10所示，三個(gè)示波器分別顯示的是三條出線的能量值，具體讀數(shù)為，當(dāng)?shù)?0s時(shí)：</p><p>　　第一條線路Scope

79、2的讀數(shù)為 1.28×J</p><p>　　第二條線路Scope5的讀數(shù)為 -3.98×J（故障線路）</p><p>　　第三條線路Scope8的讀數(shù)為 2.55×J</p><p>　　根據(jù)上面所得的數(shù)據(jù)分析，故障線路的能量函數(shù)仍然是小于零的，非故障線路的能量函數(shù)是大于零的，能量函數(shù)具有明確的方向性。但是在數(shù)值上和情況一比較后，發(fā)

80、現(xiàn)不同。情況一中，非故障的第二、第三條線路上的能量函數(shù)值是相同的，這和它們的線路長(zhǎng)度相同符合。而在情況二中，非故障的第一、第三條線路長(zhǎng)度不同（線路一為20KM、線路三為30KM），但是不影響能量函數(shù)的正負(fù)號(hào)，仍然能夠準(zhǔn)確得判斷出故障線路的所在。通過(guò)情況二可以得出結(jié)論，能量法在相同系統(tǒng)的情況下，能夠準(zhǔn)確得判斷出任何一條線路上的單相短路故障，從而進(jìn)行選線。</p><p>　　圖5-11 情況三系統(tǒng)仿真圖</p

81、><p>　　情況三：經(jīng)過(guò)前面兩種情況的討論，已經(jīng)證明能量法在相同系統(tǒng)的情況下，能夠準(zhǔn)確得判斷出任何一條線路上的單相短路故障，從而進(jìn)行選線。那如果當(dāng)線路中段發(fā)生了單相短路時(shí)，能量法能否適用。如圖5-11所示，對(duì)系統(tǒng)圖進(jìn)行改變，將第一條出線上的的等值線路分成兩段，每小段的長(zhǎng)度為原來(lái)長(zhǎng)度的一般，即15KM，將短路點(diǎn)設(shè)置在兩線路之間A相上。經(jīng)過(guò)這樣的改變后，可以將在線路中段的短路情況仿真出來(lái)。此時(shí)我們來(lái)觀測(cè)示波器Scope

82、2、Scope5和Scope8的讀數(shù)。并且和其他情況的讀數(shù)進(jìn)行比較，研究在不同故障點(diǎn)發(fā)生短路情況時(shí)，能量函數(shù)是否還能準(zhǔn)確地判斷出故障線路。</p><p>　　圖5-12示波器Scope2讀數(shù)</p><p>　　圖5-13示波器Scope5讀數(shù)</p><p>　　圖5-14示波器Scope8讀數(shù)</p><p>　　如圖5-12、5-13

83、、5-14 所示，三個(gè)示波器分別顯示的是三條出線的能量值，具體讀數(shù)為，當(dāng)?shù)?0s時(shí)：</p><p>　　第一條線路Scope2的讀數(shù)為 -5.2×J（故障線路）</p><p>　　第二條線路Scope5的讀數(shù)為 2.52×J</p><p>　　第三條線路Scope8的讀數(shù)為 2.52×J</p><p>　

84、　根據(jù)上面所得的數(shù)據(jù)分析，故障線路的能量函數(shù)仍然是小于零的，非故障線路的能量函數(shù)是大于零的，能量函數(shù)具有明確的方向性。在讀數(shù)上和情況一比較有所相似，即故障線路為負(fù)數(shù)，而非故障線路的兩條讀數(shù)相近。但具體的數(shù)值上不同，這說(shuō)明，當(dāng)故障點(diǎn)發(fā)生在線路中段時(shí)，零序電流和電壓發(fā)生變化，造成能量函數(shù)的變化，但仍然不影響能量法判斷故障線路的準(zhǔn)確性。</p><p>　　圖5-15 情況四系統(tǒng)仿真圖</p><p

85、>　　情況四：如圖5-15所示，之前三種情況，考慮的都是單相短路發(fā)生在出線的情況。但根據(jù)能量法的原理，如果故障發(fā)生在母線上時(shí)，能量法能不能準(zhǔn)確得判斷出呢?，F(xiàn)在講短路點(diǎn)設(shè)置在母線上（仿真圖上沒(méi)有專門放置母線元件，但所在并聯(lián)處可以等效，不影響仿真的準(zhǔn)確性）。此時(shí)我們來(lái)觀測(cè)示波器Scope2、Scope5和Scope8的讀數(shù)。</p><p>　　圖5-16示波器Scope2讀數(shù)</p><p

86、>　　圖5-17示波器Scope5讀數(shù)</p><p>　　圖5-18示波器Scope8讀數(shù)</p><p>　　如圖5-16、5-17、5-18 所示，三個(gè)示波器分別顯示的是三條出線的能量值，具體讀數(shù)為，當(dāng)?shù)?0s時(shí)：</p><p>　　第一條線路Scope2的讀數(shù)為 2.9×J</p><p>　　第二條線路Scope5

87、的讀數(shù)為 2.9×J</p><p>　　第三條線路Scope8的讀數(shù)為 2.9×J</p><p>　　根據(jù)上面所得的數(shù)據(jù)分析，此時(shí)出現(xiàn)了特殊情況，三條線路的能量函數(shù)值能為正。但是根據(jù)能量法的原理，依然能夠解釋。當(dāng)單相短路故障發(fā)生在母線上時(shí)，各條出線上的電容電流全部都流向母線，讀數(shù)為正。所以，當(dāng)線路上能量函數(shù)值都為正時(shí)，就可以判斷故障發(fā)生在母線上。能量法依然可以準(zhǔn)確判

88、斷。</p><p>　　情況五：之前討論的情況都是在三條線路的情況下發(fā)生單相接地故障的。那如果整個(gè)系統(tǒng)是個(gè)多線路的情況，那能量函數(shù)還能適用么？現(xiàn)在開始仿真。假設(shè)在情況一仿真圖的基礎(chǔ)上再多加一條線路（線路4線路正序參數(shù)為：Ri=0．17Ω／km，Li=1．36e-3H／km，CI=6．1e-8F／km：線路零序參數(shù)為：Ro=0．216Ω／km，Lo=3．872e-3H／km，Co=2．276e-8F／km：線路長(zhǎng)

89、度為30km，接示波器Scope11來(lái)觀測(cè)能量函數(shù)），故障設(shè)置在第四條線路的A相上，系統(tǒng)其余參數(shù)相應(yīng)調(diào)整。此時(shí)我們來(lái)觀測(cè)示波器Scope2、Scope5、Scope8和Scope11的讀數(shù)。（注意，此處不再圖示仿真圖，可以參考圖6-1）</p><p>　　5-19示波器Scope2讀數(shù) 5-20示波器Scope5讀數(shù)</p><p>　　

90、5-21 示波器Scope8讀數(shù) 5-22示波器Scope11讀數(shù)</p><p>　　如圖5-19、5-20、5-21、5-22 所示，三個(gè)示波器分別顯示的是三條出線的能量值，具體讀數(shù)為，當(dāng)?shù)?0s時(shí)：</p><p>　　第一條線路Scope2的讀數(shù)為 2.15×J</p><p>　　第二條線路Scope5

91、的讀數(shù)為 2.15×J</p><p>　　第三條線路Scope8的讀數(shù)為 2.16×J</p><p>　　第四條線路Scope11的讀數(shù)為 -6.52×J</p><p>　　根據(jù)上面所得的數(shù)據(jù)分析，在多條出線的情況下，故障線路的能量函數(shù)總是小于零的，非故障線路的能量函數(shù)總是大于零的，能量函數(shù)具有明確的方向性。并且符合數(shù)值上符合能量

92、守恒，即流入的能量等于流出的能量。</p><p>　　現(xiàn)在將上面幾種情況的數(shù)據(jù)整理成表格：</p><p>　　表一 各種情況總結(jié)表</p><p><b>　　6 總結(jié)</b></p><p><b>　　6.1結(jié)論</b></p><p>　　系統(tǒng)發(fā)生故障后可分解為正常

93、運(yùn)行系統(tǒng)和故障分量系統(tǒng)。 正常運(yùn)行系統(tǒng)無(wú)零序電壓和零序電流, 因此系統(tǒng)故障后的零序電壓、電流都由其故障分量決定。由于故障分量網(wǎng)絡(luò)是無(wú)源網(wǎng)絡(luò), 所以只能從等效電源吸收能量, 考慮到電流的參考方向, 非故障線路的能量函數(shù)總是大于零。消弧線圈的能量函數(shù)與非故障線路極性相同。網(wǎng)絡(luò)上的能量都是通過(guò)故障線路傳送給非故障線路的, 因此故障線路的能量函數(shù)總是小于零, 并且其絕對(duì)值等于其它線路( 包括消弧線圈)能量函數(shù)的總和。</p>&l

94、t;p>　　利用零序電流和零序電壓構(gòu)成的能量函數(shù)能準(zhǔn)確判別接地線路，simulink仿真結(jié)果驗(yàn)證了該結(jié)論是正確的。能量法原理適用經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，平且不受系統(tǒng)改變的影響，從而在理論上解決了傳統(tǒng)方法選線率低的問(wèn)題。</p><p><b>　　6.2展望</b></p><p>　　本文的方法是基于理論的，沒(méi)有對(duì)實(shí)際的可行性，方法的具體實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行討論。當(dāng)今的小

95、電流接地選線裝置用一種理論來(lái)保證正確率是不可行的，往往通過(guò)多種理論結(jié)合，采用復(fù)合的方式。并且需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的情況來(lái)合理安排，但實(shí)際效果仍然不是最令人滿意，在這方面，還是有繼續(xù)研究的必要。我們作為當(dāng)代大學(xué)生，學(xué)好基礎(chǔ)的同時(shí)，應(yīng)該更需要開拓的思路，打破常規(guī)，說(shuō)不定能有意料之外的收獲。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　歷時(shí)將近一個(gè)學(xué)期，終于將

96、這篇論文寫完，在論文的寫作過(guò)程中遇到了無(wú)數(shù)的困難和障礙，都在同學(xué)和老師的幫助下度過(guò)了。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師王磊老師，他對(duì)我進(jìn)行了無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。另外，在校圖書館查找資料的時(shí)候，圖書館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。在此向幫助和指導(dǎo)過(guò)我的各位老師表示感謝！</p><p>　　感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者。本文引用了數(shù)位學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒(méi)有各位學(xué)者的研究

97、成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。</p><p>　　感謝我的同學(xué)和朋友，在我寫論文的過(guò)程中給予我很多的幫助，還在論文的撰寫和排版等過(guò)程中提供熱情的幫助。</p><p>　　由于我的學(xué)術(shù)水平有限，所寫論文難免有不足之處，懇請(qǐng)各位老師和學(xué)友批評(píng)和指正！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p

98、>　　[1] 何奔騰，胡為進(jìn).能量法小電流接地選線原理.浙江：浙江大學(xué)學(xué)報(bào)，1998.</p><p>　　[2] 梁永堅(jiān)，衛(wèi)民.淺談小電流接地選線裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用.廣西：科技風(fēng)，2010.</p><p>　　[3] 洪耀鵬.消弧線圈接地系統(tǒng)小電流接地選線. 北京：電工技術(shù)雜志，2004.</p><p>　　[4] 姜憲.變電站自動(dòng)化系統(tǒng)中小電流接地

99、功能的探討. 浙江：浙江電力出版社，2005.</p><p>　　[5] 程路，陳喬夫.基于零序瞬時(shí)功率的選線新方法. 北京：電測(cè)與儀表，2010.</p><p>　　[6] 龐清樂(lè).小電流接地故障選線與定位技術(shù). 北京：電子工業(yè)出版社，2010</p><p>　　[7] 吳天明，謝小竹，彭杉編著.MATLAB電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2007

100、.</p><p>　　[8] 于群，曹娜編著. MATLAB/Simulink電力系統(tǒng)建模與仿真. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2011.</p><p>　　[9] 李維波編著.MATLAB在電氣工程中的應(yīng)用實(shí)例. 北京：中國(guó)電力出版社.</p><p>　　[10] 王晶，翁國(guó)慶，張有兵編著.電力系統(tǒng)的MATLAB/Simulink仿真與應(yīng)用. 西安：西安電子科技大