畢業(yè)設(shè)計(論文)-小電流接地系統(tǒng)接地選線研究-資料下載頁

　　

【正文】 大 計算各條線路上的能量 是否有能量 值為負的線路 Y N 設(shè)計（論文）專用紙 25 圖 34 選線流程圖 電流增量法 在單相永久接地故障的情況下，如果改變消弧線圈的失諧度（或限壓電阻的阻值），則只有故障線路中的零序電流（故障點的殘余電流）會隨之變化。因此，通過對各條出線在失諧度改變前后零序電流的變化進行對比，變化最大的即為故障線路。該方法可以消除 TA 等帶來測量誤差的影響，可重復(fù)計算、重復(fù)判斷。和消弧線圈的自動調(diào)節(jié)配合使用，對瞬間熄滅電弧和故障選線十分有利。該方法的靈敏度、可靠性都較高。目前，手動調(diào)諧的消弧線圈已經(jīng)逐步被自動調(diào)諧消弧線圈所取代，自動調(diào)諧消弧線圈自動跟蹤系統(tǒng)電容，正常情況下消弧線圈處于過補償 15％的狀態(tài)，發(fā)生接地后自動調(diào)諧到全補償狀態(tài)，減小接地電流。電流增量法利用調(diào)諧前后的零序 電流折算到一個電壓，然后比較各條線路的零序電流變化量，變化量最大的就是故障線路，可以用式 (39)所示，其中， I ki 表示調(diào)諧前的零序電流幅值， I mi 表示調(diào)諧后的零序電流幅值。目前，自動調(diào)諧消弧線圈基本運用這種技術(shù)。 ?Ii =?I mi I ki? If =max??Ii ? 選線流程圖如圖 35所示： 圖 35 選線流程圖 對比調(diào)諧前后的波形，可以發(fā)現(xiàn)故障線路的電流變化量最大。 在母線故障時，電流增量法能夠正確選線，且受過渡電阻影 響較小。 該方法同時還有的缺點是對不接地系統(tǒng)和消弧線圈不能自動調(diào)節(jié)的系統(tǒng)不能適開始 Y N 顯示結(jié)果 線路 Lj故障 母線故障 ?I j?Ik+?Im 計算各線路的電流變化量絕對值，選出最大的三個， ?Ij、 ?I k、 ?I m i=1,2,… ,n (39) 設(shè)計（論文）專用紙 26 用。 例如，某 10kV 中性點經(jīng)自動調(diào)諧消弧線圈接地系統(tǒng)，過補償 15％時的零序電流信號如圖 36所示。 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 3 0 2 0 1 00102030405060i/At/s故障線路 圖 36 過補償 15％時的零序電流 調(diào)諧到全補償狀態(tài)后，零序電流信號如圖 37 所示。 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 3 0 2 0 1 00102030405060t/si/A故障線路 圖 37 全補償時的零序電流 設(shè)計（論文）專用紙 27 首半波法 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)生接地后的第一個半周周期，故障線路零序暫態(tài)電流與正常線路零序暫態(tài)電流極性相反。但故障發(fā)生在 相電壓過零值附近時，電流的暫態(tài)分量值較小，易引起極性誤判。 故障發(fā)生在相電壓最大值時的波形圖如圖 38 所示。0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 8 0 6 0 4 0 2 0020406080100120t/si/A故障線路 圖 38 線路零序電流 當(dāng)故障發(fā)生在相電壓過零值附近時，電流的暫態(tài)分量值較小，如果不采取有效方法，極易引起極性誤判。 零序電流圖 39如下： 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 1 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 8t/si/A故障線路 設(shè)計（論文）專用紙 28 圖 39 首半波法零序電流 首半波法的選線流程圖如圖 310 所示 圖 310 選線流程圖 首半波法只能用于故障發(fā)生的相電壓最大值附近。 母線故障 當(dāng)母線故障時，波形如圖 311所示 : 開始 Y N 顯示結(jié)果 故障線路 母線故障 是否有與其它反相位的線路 計算各線路故障后半周期的電流幅值 I 和初始相角 ? 選出幅值三個最大值所在的線路 j、 k、 m并比較其相角 ?О 設(shè)計（論文）專用紙 29 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 0 . 0 6 0 . 0 7 0 . 0 8 0 . 0 9 0 . 186420246t/si/A 圖 311 線路零序電流 母線故障時，應(yīng)用首半波法可以準(zhǔn)確選線。 小波法 小波法利用近年來新興的小波變換理論，提取故障暫態(tài)信號的特征量進行故障選線。小波變換具有時頻聚焦特性，對于非平穩(wěn)信號具有比傅立葉變換更好的分析效果。選用合適的小波基對暫態(tài)零序電流的特征分量進行小波變換后，得到故障線路上暫態(tài)零序電流特征分量的幅值高于非故障線路，且特征分量的極性也與非故障線路相反。小波法選線技術(shù)的難點在于小波基函數(shù)與小波分解尺度的選擇，另外，如果接地電阻過大或在相電壓過零值附近發(fā)生故障，暫態(tài)電流的高頻 分量過小，易發(fā)生誤選。 不利用零序分量的選線技術(shù) 除了利用零序分量的選線方法，很多專家提出了不利用零序分量的選線方法，包括拉線法、負序電流法、“ S”信號注入法和注入變頻信號法。 拉線法 拉線法即傳統(tǒng)采用無選擇性絕緣監(jiān)視裝置的方法，此種裝置僅利用當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，系統(tǒng)同一電壓等級的所有母線及出線上將出現(xiàn)相同的零序電壓，當(dāng)斷開某條線路時零序電壓消失，則表明接地故障發(fā)生在該線路上。這種方法雖然可以在較短的時間內(nèi)準(zhǔn)確的選出故障線路，但是造成了用戶不必要的停電損失，大大降低供電可靠性 指標(biāo)，同時也不利于人身、設(shè)備的安全。 負序電流法 由于變壓器電感的存在，使故障產(chǎn)生的絕大部分負序電流通過變壓器流過高壓系統(tǒng)，而健全線路的負序電流相比之下非常小，且相位相反。利用該特點可以選擇負序電流最大或超越預(yù)設(shè)門檻的線路為故障線路，也可以選擇相位相反的線路為故障線 設(shè)計（論文）專用紙 30 路。其缺點使易受負荷、 CT 不平衡影響。單相接地后，故障點產(chǎn)生負序及零序電流，零序電流以所有線路為回路，而負序電流僅以故障線路為回路，因此提出了利用負序電流判斷故障線路。但是負序電流受負荷不平衡的影響很大，而配電網(wǎng)的不平衡通常很高，所以 負序電流法很容易發(fā)生誤判。目前，尚沒有利用負序電流選線的實際產(chǎn)品投入使用。 信號注入法 信號注入法突破了長期以來使用故障產(chǎn)生信號選線的框架，不利用故障產(chǎn)生的信號，而是向系統(tǒng)注入外部信號進行選線。一般從電壓互感器二次側(cè)注入電流信號，其頻率取在各次諧波之間，從而保證不被工頻分量及高頻諧波分量干擾。注入電流信號沿接地線路的接地相流動，并經(jīng)接地點入地，用信號探測裝置對每一條出線進行探測，探測到注入信號的線路即故障線路。該方法的最大優(yōu)點是適用于線路尚只安裝兩相電流互感器的系統(tǒng)，利用該方法的選線裝置已大 量投入運行，但效果并不理想，這是因為該方法的缺點在于：（ 1）經(jīng)高阻接地時，注入信號微弱而不易檢測；（ 2）弧光接地時諧波含量豐富，注入信號極易受到干擾； (3) 電弧接地時含有豐富的諧波分量，不論注入信號取哪一頻帶，都有可能識別不出。 本章小結(jié) 通過上面的比較研究發(fā)現(xiàn)： 群體比幅比相法在過渡電阻較小的情況下，當(dāng)故障發(fā)生在相電壓最大值附近時可以正確選線。但是，當(dāng)線路較短或經(jīng)大電阻接地時，零序電流很小，此時零序電流的相位誤差很大，選線效果不是很好。 五次諧波法在過渡電阻較小、相電壓最大值時發(fā)生故 障可以正確選線，但是當(dāng)短線故障時，不能消除長線路的影響，選線效果較差，且當(dāng)系統(tǒng)受到噪聲干擾時，也沒有明顯的反相關(guān)系，不能正確選線。 能量函數(shù)法的選線效果較好，但是在相電壓過零時發(fā)生故障有一些干擾，而有功分量法由于在零序電流中的有功分量不大，故選線效果也不是很好，零序?qū)Ъ{法也是這樣。 電流增量法短線故障時，長線路的影響不是很大，但是電流增量法在過渡電阻較大的情況下不能正確選線。 首半波法在故障發(fā)生在相電壓最大值附近時能正確選線，而在相電壓過零點附近時不能正確選線；短線路故障時，長線路的影響不大。 小波法如果在接地電阻過大或在相電壓過零值附近發(fā)生故障，易發(fā)生誤選。 拉線法雖然可以在較短的時間內(nèi)準(zhǔn)確的選出故障線路，但是造成了用戶不必要的停電損失，在對電能質(zhì)量要求越來越高的今天是不可取的。另外，拉線法也不利 設(shè)計（論文）專用紙 31 用人身、設(shè)備的安全。 負序電流法受負荷不平衡的影響很大，而配電網(wǎng)的不平衡通常很高，所以很容易發(fā)生誤選。 信號注入法經(jīng)高阻接地時，注入信號微弱而不易檢測；弧光接地時諧波含量豐富，注入信號極易受到干擾；電弧接地時含有豐富的諧波分量，不論注入信號取哪一頻帶，都有可能識別不出。 綜上所述，單相接 地故障情況復(fù)雜，每一種選線技術(shù)又有各自的應(yīng)用條件，不能適用于所有的故障情況。如何根據(jù)故障信號特點選擇選線技術(shù)，并將多種技術(shù)合理的融合，發(fā)揮各種選線技術(shù)的優(yōu)勢，從而提高選線準(zhǔn)確性，是小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線的發(fā)展方向。 設(shè)計（論文）專用紙 32 第四章 .ZXJII 綜合故障診斷及錄波裝置 概述 上海藍瑞電氣有限公司依托上海交通大學(xué)電力電子研發(fā)中心聯(lián)合上海電力公司經(jīng)過多年的研究，并且通過模擬電網(wǎng)及現(xiàn)場實際運行試驗驗證，研制出了最新一代產(chǎn)品： ZXJII 綜合故障診斷及錄波裝置。 ZXJII 綜合故障診斷及錄波裝置應(yīng)用 高端 32 位 600MHz DSP（數(shù)字信號處理）技術(shù)及雙 CPU 的硬件設(shè)計，對故障前后的波形進行長周期，高精度錄波，采用基于故障過程分析的辨識方法實現(xiàn)電網(wǎng)的故障辨識及單相接地選線，對中壓電網(wǎng)的供電安全可靠意義重大。 該系統(tǒng)將采用了與傳統(tǒng)小電流選線設(shè)備完全不同的體系結(jié)構(gòu)和診斷算法，立足于完整捕獲故障信息、實現(xiàn)對故障過程進行綜合分析，準(zhǔn)確辨識零序故障類型（鐵磁諧振、串聯(lián)諧振、傳遞過電壓、 PT 故障、母線故障、單相接地、虛幻接地等）、消弧線圈動態(tài)特性監(jiān)視和單相接地故障選線等功能。 ZXJII 綜合故 障診斷及錄波裝置采用了如下創(chuàng)新和診斷方法 （ 1）裝置輸入電流、電壓信號通道的采樣率高達 （是其他廠家的 34 倍），實時對電網(wǎng)進行錄波，一直保存最近 1500 周波數(shù)據(jù)； （ 2）對每個采樣點進行實時計算，一旦有暫態(tài)出現(xiàn)，則將該暫態(tài)過程前后的波形截取下來（所有信號），進行在線分析，同時將該過程記錄并存入硬盤 （ 3）通過對比各零序信號的一致性來判斷是否是 PT 或 CT 故障。 （ 4）對信號發(fā)展過程進行搜索，將故障過程分解為多個由單一電網(wǎng)參數(shù)突變導(dǎo)致的子過程。 （ 5）對每個子 過程進行頻域分析，判斷故障類型； （ 6）選線原理是：通過對信號時域、頻域的全面搜索，得到此次故障的最強特征域。然后進行縱向比較（所有信號最強特征域之間比較）和橫向比較（最強特征域與其他域之間進行諧波、幅值、相位的比較）； （ 7）可以通過后臺錄波數(shù)據(jù)離線分析軟件對錄波數(shù)據(jù)進行分析，通過錄波數(shù)據(jù)的分析可以發(fā)現(xiàn)信號接錯、接反的情況，并可以動態(tài)監(jiān)視消弧線圈運行狀態(tài)； 設(shè)計（論文）專用紙 33 ZXJII 綜合故障診斷及錄波裝置特點 （ 1）裝置功能 錄波及波形分析功能 A、 裝置可對造成零序電壓升高 的各類故障進行錄波，包括瞬時性故障。 B、 錄波信號包括各相對地電壓、零序電壓和各支路零序電流信號。 C、 每路信號錄波采樣率為 。 D、 應(yīng)錄取故障發(fā)生前后 500 個周波和故障消失前后 40 個周波的波形數(shù)據(jù)。 E、 裝置應(yīng)能記錄 10000 次以上的錄波數(shù)據(jù)，并能方便的查詢并顯示錄波波形。同一次故障不同信號的錄波數(shù)據(jù)可以同屏以不同顏色顯示，便于比較分析。 F、 錄波數(shù)據(jù)可以方面導(dǎo)出，并配有后臺分析軟件，該軟件具有優(yōu)良的可視化人機交互界面，可以方便地分析錄 波數(shù)據(jù)、顯示和比較錄波波形、為現(xiàn)場技術(shù)人員進行事后電網(wǎng)事故分析提供依據(jù)和分析工具。 G、 可