1、基于能量法小电流接地选线的研究 【摘【摘 要】要】 本文研究了一种小电流接地选线的新原理，利用接地后零序电流和电压构成 能量函数，由能量函数的方向判别接地线路。网络上的能量都是通过故障线路传 送给非故障线路的, 因此故障线路的能量函数总是小于零, 并且其绝对值等于其 它线路(包括消弧线圈)能量函数的总和。 该原理适用于经消弧线圈接地系统。 并且不受负荷谐波源和暂态过程的影响， 从而在理论上解决了传统方法选线准确率低的问题。MATLAB仿真计算结果表明 本文的结论是正确的。经消弧线圈接地电网的接地选线是传统方法中的一个主要 难题，本文的方法在理论上解决了这个问题。 关键词关键词: 接地选线; 能
2、量函数 基于能量法小电流接地选线的研究 目录 引言引言 1 单相接地故障的基本特征单相接地故障的基本特征 . 2 2.1.单相接地故障的基本特征 2 2.2.小电流接地系统单相接地故障过程分析 2 2.2.1 小电流接地系统单相接地故障时的过程 2 2.2.2 中性点不接地系统单相接地故障的分析 3 2.2.3 经消弧线圈接地系统单相接地故障的分析7 接地选线保护原理接地选线保护原理 . 12 3.1. 各种选线原理的分析 12 3.2.1 基于稳态分量的选线方法 . 12 3.2.2 基于暂态分量的选线方法 . 14 3.2.3 基于注入信号的选线方法 . 16 4 4能量法选线的基本原理能
3、量法选线的基本原理. 17 4.1 基本原理 17 4.2 零序能量函数的特点 18 5 5 本文基于本文基于 MATLABMATLAB 的系统建模及仿真的系统建模及仿真 . 19 6 6总结总结 . 33 6.1 结论 33 6.2 展望 . 33 致谢致谢. 34 参考文献参考文献. 35 基于能量法小电流接地选线的研究 - 1 - 1 引言 我国大多数中低压电网均采用中性点不直接接地系统, 即小接地电流系统。 这种系统当其中性点发生单相接地故障时, 供电仍能保证线电压的对称性, 且故 障电流较其他类型短路故障短路电流小得多。为不影响对负荷的连续供电, 一般 不必立即跳闸, 可以继续运行1
4、 2 h。 但当电网的馈线较多时, 电容电流较大, 接 地点电弧不易熄灭, 产生弧光接地过电压而损坏设备, 而且长时间运行还容易使 故障扩大成两点或多点接地短路, 破坏系统安全运行, 所以必须采取措施对过电 压予以限制, 并及时找到故障线路, 发出信号, 由运行人员采取措施( 转移负荷 等) 后再切除故障线路。发生单相接地时, 传统的处理方式为逐条线路拉闸停电 来判断故障线路。这样会造成长时间的停电, 不利于系统安全运行。国内从20世 纪50年代就开始了对接地保护原理和装置的研究。 接地后能选择故障线路的装置， 一般不动作于跳闸， 而仅动作于信号。 小 电流接地选线是几十年来未能很好解决的问题
5、。目前已提出的检测方法主要有基 波零序电流方向、五次谐波电流方向、暂态电流首半波方向等。基波零序电流方 向在经消弧线圈接地系统中失效。五次谐波电流方向在负荷中存在五次谐波源时 不能保证正确的方向。首半波方向在电压过零点附近接地时失效, 并且其方向性 只能维持极短的时间。因此抗干扰能力差，由于已提出的各种检测方法在理论上 均存在缺陷，选线准确性低。不能满足实际工程要求。故有必要探索新的方法。 本文研究了系统接地后零序能量函数的变化规律。发现接地后零序能量函数 的符号和大小均能识别接地线路。 并且不受负荷和消弧线圈的影响.， 从而在理论 上解决了传统方法选线准确率低的问题。 基于能量法小电流接地选
6、线的研究 - 2 - 2 单相接地故障的基本特征 2.1 单相接地故障的基本特征 （1）不完全接地 当通过高电阻或电弧接地时，也就是发生单相不完全接地，此时故障相的电压降 低，而未发生故障相的电压会升高，并超过相电压，但是不会达到线电压。电压 互感器开口三角处的电压达到整定值，电压继电器开始动作并发出接地信号。 （2） 完全接地 当发生单相完全接地时，故障相的电压会降到0，而未发生故障相的电压会升高到 与线电压相同。电压互感器开口三角处的电压达到100V，电压继电器开始动作并 发出接地信号。 （3）电压互感器高压侧出现单相断线或熔断件熔断 当电压互感器高压侧出现单相断线或熔断件熔断时，故障相的电压表在二次回路 中经互感器线圈和其他两相电压表形成串联回路，会出现比较小的电压指示，但 是这个电压并不是实际电压。而此时未发生故障相的电压仍为相电压。电压互感 器开口三角处的电压达到35V左右，电压继电器开始动作并发出接地信号。 （4）串联谐振 由于系统中存在容性和感性参数的元件（如带有铁芯的铁磁电感元件），当参数 组合不匹配时，便会引起铁磁谐振，电压继电器
