小电流接地系统故障选线方法研究

论文小电流接地系统故障选线方法研究申请人：刘富强学科（专业）：电力系统及其自动化指导教师：张金莲2014年08月网络教育学院毕业设计(论文)任务书专业班级电力系统及其自动化层次专升本姓名刘富强学号12017976010004一、毕业设计（论文）题目小电流接地系统故障选线方法研究二、毕业设计（论文）工作自2014年6月10日起至2014年8月日26止三、毕业设计（论文）基本要求1、通过毕业设计（论文），巩固所学基本理论知识和基本技能，培养运用所学基本知识解决实际问题的能力；2、针对选题，查阅相关资料，对目前的发进行分析、研究，结合实际提出解决问题的思路和方法；3、根据论文写作基本要求，认真完成论文撰写工作，自己的研究与设计工作是整个论文的写作重点，切忌抄袭他人的研究成果，引用内容应注明出处；4、按照规定时间要求，及时提交相关文档资料。指导教师：张金莲网络教育学院毕业设计(论文)考核评议书指导教师评语：该同学能按时完成论文阶段各项工作任务；论文对小电流接地系统选线方法进行了分析研究，并结合实际进行了总结和改进，对实际工作有一定指导意义；论文格式较为规范，内容比较充实，符合毕业论文写作要求。建议成绩：良好指导教师签名：年月日答辩小组意见：负责人签名年月日答辩小组成员毕业设计（论文）答辩委员会意见：负责人签名：年月日论文题目：小电流接地系统故障选线方法研究学科（专业）：电力系统及其自动化申请人：刘富强指导教师：张金莲摘要小电流接地系统，由于中性点不是直接接地的，当发生单相接地故障时，故障特点不是非常明显，故障选线就很有必要。本文详细分析了国内外小电流接地系统故障选线的研究现状和研究方法，对现在的选线方法进行总结并加以改进，确定出较为适合的故障选线的方法。关键词：小电流接地系统；故障选线目录1绪论..............................................................52单相接时中性点不直接接方式主要特征................................62.1不接地系统..................................................62.2经消弧线圈接地系统..........................................62.3经高电阻接地系统............................................63小电流系统单相接地的难点..........................................73.1电流信号太小................................................73.2干扰大、信噪比小............................................73.3随机因素影响的不确定........................................73.4电容电流波形的不稳定........................................74单相接地现象分析与判断............................................84.1中性点不接地系统单相接地故障分析............................84.2仿真系统故障判断............................................85对几种选线保护原理讨论...........................................105.1早期的单一判据原理.........................................105.2群体比幅比相原理...........................................105.3“注入法”原理...........................................105.4注入变频信号法.............................................105.5能量法.....................................................105.6负序电流选线原理...........................................105.7基于小波变换的接地选线原理.................................105.8模式识别和多层前馈神经网络方法.............................116综合选线方法.....................................................126.1D-S证据理论............................................126.2故障选线方法的选取和改造................................126.3D-S证据理论............................................146.4实例分析...................................................147结论与展望.......................................................16致谢17参考资料...........................................错误!未定义书签。中看不见即可）：EquationChapter(Next)Section11、绪论在我国电力系统中采用的中性点运行方式有：中性点直接接地，中性点不接地，中性点经消弧线圈接地等三种。由于中性点直接接地方式，发生单相接地时的短路电流较大称为大电流接地系统；而中性点不接地和中性点经消弧线圈接地方式，当发生单相接地时，其短路电流小，而称为小电流接地系统，在3～66KV电力系统广泛应用。在3～66kV电力系统中，当系统发生单相接地故障时，由于不能构成短路回路，接地故障电流往往很小，系统线电压的对称性并不遭到破坏，系统还可继续运行一段时间，规程规定一般为1～2h。若长期带故障运行，因非故障的两相对地电压升高倍，则可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，以至形成相间短路，这样可能使电压互感器铁芯严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁，也使得事故被扩大，直接影响到用户的正常供电。同时弧光接地还会引起全系统过电压，从而损坏设备，破坏系统安全运行。为防止系统事故扩大，在接地运行的这段时间里必须设法排除接地点。小电流接地选线装置自20世纪80年代问世以来，已经历了几次技术更新换代，其选线的准确性也在不断提高，尽管备厂方宣称100％选线正确率，但工程实际中均存在误判率较高的问题，使许多用户有一种不用麻烦，用了也麻烦的感觉，故现场好多情况都是选检设备闲置退出而采用手动拉闸试验的原始方法查找接地。在不同的情况下选取适当的故障选线算法来处理故障信息，并对故障信息进行D-S证据理论的信息融合，提高了故障选线的准确率。如何将选取的群体比幅比相算法和小波分析方法进行改进以适合证据理论的融合，如何设计算法计算D-S证据理论中的不确定性问题。2单相接时中性点不直接接方式主要特征当小电流接地系统发生单相接地故障时,各种中性点接地方式会表现出不同的故障特征：2.1不接地系统(1)在发生单相接地时,全系统都将出现零序电压。(2)在非故障相的元件上有零序电流,其数值等于本身的对地电容电流,电容性无功功率的方向为由母线流向出线,即零序电流超前零序电压90°。(3)在故障线路上,零序电流为全系统非故障元件对地电容电流之总和,数值一般较大,电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线,即零序电压超前零序电流90°。2.2经消弧线圈接地系统(1)当采用完全补偿方式时,流经故障线路和非故障线路的零序电流都是本身的电容电流,电容性无功功率的实际方向都是由母线流向出线。在这种情况下,利用稳态零序电流的大小和功率方向都无法判断出哪一条线路上发生了故障。(2)当采用过补偿方式时,流经故障线路的零序电流将大于本身的电容电流,而电容性无功功率的实际方向仍然是由母线流向线路,和非故障线路的方向一样。在这种情况下,首先就不能用功率方向来判断故障线路；其次由于过补偿度不大,也很难利用零序电流大小的不同来找出故障线路。2.3经高电阻接地系统(1)可以有效地抑制弧光接地过电压。这对运行多年的、设备绝缘弱点较多的老电网，具有直配发电机的电网，或绝缘较低的电缆网络，均有提高运行安全可靠性的明显作用。(2)可以降低设备绝缘水平，提高经济效益。对于电缆、干式变压器等投资较高的设备，降低绝缘水平的经济效益十分明显。(3)运行方式灵活。为提高城市电网的供电可靠性，不少用电线路及用户常由多路电源供电，在线路切换时，往往会改变系统的电容电流，如采用中性点经消弧线圈接地方式，会影响消弧线圈的调谐方式，而采用经电阻接地方式，则无此弊病。(4)电压和谐振过电压等对设备的损害。3小电流系统单相接地的难点分析小电流系统单相接地时的运行状态，其不同于正常运行状态的信息主要有2点：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。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，两者方向相反，或者说两者反相。从小电流系统单相接地时与正常运行时，状态信息的不同看，故障线路的判定似乎非常容易，然而事实并非如此，其原因主要有以下四点：3.1电流信号太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，而5次谐波电流比零序电流又要小20～50倍。3.2干扰大、信噪比小小电流系统中的干扰主要包括2方面：一是在变电站和发电厂的小电流系统单相接地保护装置的装设地点，电磁干扰大；二是由于负荷电流不平衡造成的零序电流和谐波电流较大，特别是当系统较小，对地电容电流较小时，接地回路的零序电流和谐波电流甚至小于非接地回路的对应电流。3.3随机因素影响的不确定我国配电网一般都是小电流系统，其运行方式改变频繁，造成变电站出线的长度和数量频繁改变，其电容电流和谐波电流也频繁改变；此外，母线电压水平的高低，负荷电流的大小总在不断地变化；故障点的接地电阻不确定等等。这些都造成了零序故障电容电流和零序谐波电流的不稳定。3.4电容电流波形的不稳定小电流系统的单相接地故障，常常是间歇性的不稳定弧光接地，因而电容电流波形不稳定，对应的谐波电流大小随时在变化。4单相接地现象分析与判断4.1中性点不接地系统单相接地故障分析在中性点不接地系统中，假定有3条相同长度的线路，当线路3的A相发生接地短路时，用三相系统表示的电容电流分布，电容电流分布用箭头表示。每条线路均有电容存在，以C01C02C03等集中电容来表示。当线路3的A相接地后，接地点处的A相对地电压为零。对地电容被短接，电容电流为零。在非故障线路1和2中．A相电流为零，B相和C相有自身的电容电流，因此，线路1和2始端反应的零序电流为：非故障线路的零序电流为其本身的电容电流，电容性无功功率的方向为由母线流向线路。故障线路3中的B相和C相流有其本身的电容电流，在接地点要流回全系统B相和C相的对地电容电流总和，故障线路3始端所流过的零序电流为：其有效值为：故障线路的零序电流等于非故障元件对地电容电流的总和，电容性无功功率的方向为由线路流向母线，与非故障线路上的相反。4.2仿真系统故障判断①警铃响，