10kv配网单相接地故障小波选线方法分析

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1、1绪论1．1论文的目的和意义小电流接地系统(NEGS)，即中性点不接地系统(NUS)、中性点经消弧线圈接地或谐振接地系统(NZS)和中性点经电阻接地系统fNRS)，是配电网普遍采用的接地方式，发生接地故障时，流过接地点的电流很小。我国配电网和大型工矿企业供电系统长期以来都采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，近年来一些城市城网改造采用了电阻接地方式。随着城市用电量增长，传统的单电源辐射或树型供电系统已不能满足需求，因此出现了网孔网络手拉手的供电方式。对用户供电可靠性也不再是靠单相接地运行2～3h来保障，而是靠电网结构和调

2、度控制来保证ll】。在电力系统运行中，小电流接地系统单相接地故障发生的概率高达80％以上，远远高于相间短路、两相接地短路等故障发生率。不少经济发达地区的10kV电网规划和改造都朝着以电缆供电为主、架空供电为辅的趋势发展，故10kV电网单相接地电容电流很大，尤其是在这种以电缆为主的电网中，发生单相接地故障时，三相间线电压仍然对称，且接地残流比负荷电流小得多，特别是中性点经消弧线圈接地系统接地电流更小，不影响负荷供电，故不必马上跳闸(规程规定可以继续运行l～2h)。但此时小电流接地系统中非故障相对地电压为线电压，对地电容电流也已增

3、大，极易导致故障点处出现间隙性电弧并发展为永久性接地故障，而间隙性电弧所造成的高频熄弧过电压的值可达到正常相电压的6~8倍，其幅值高且持续时间长，对现有过电压保护构成严重威胁。因此，在系统单相接地故障发展成永久性接地故障前，迅速、准确地判定单相接地故障线路是提高电网供电可靠性和降低事故率的基本保证⋯。经过长期的研究和探索，国内外目前已提出了多种选线方法，如：基于故障电流稳态分量、暂态分量或外加注入信号等特征量的单一判据选线方法，基于多种特征量的综合判据选线方法。由于暂态特征量选线方法还有待深入研究，目前大多数选线装置仍采用基于

4、故障电流稳态分量的选线方法，它是利用故障持续过程中的故障信息进行连续选线，一般情况下可以实现故障选线。但由于单相接地故障的复杂性以及故障判据小、保护域度低、线路不平衡电流等多种因素的影响，这种方法的有用信号含量很低，即故障电流中稳态电流很小或几乎为零，从而引起信噪比过低而发生较高几率的误选、拒选。因此，小电流接地系统单相接地故障可靠选线仍然是一个棘手并亟需解决的问题。于是国内外把粗糙集理论、神经网络、协同学理论、遗传算法和小波工具等用于单相接地故障选线【2-6]，其中，小重庆大学硕士学位论文波的利用备受关注。小波分析的本质是计

5、算被分析信号波形与小波波形的局部相似程度，而信号或小波的波形除与它们的幅频特性有关外，还与它们的相频特性有关，即在进行小波分析时影响其效果的不仅是幅频特性还有相频特性【71。对于实小波变换而言，只能分析信号的幅频特性，而复小波变换弥补了实小波的这一不足，其相频特性变化灵活，易于与被分析信号匹配，使用效果远胜于实小波。尤其是在小波变换幅值谱不太明显时，相位谱会表现出很强的奇异性，使得其能够准确地检测出信号的突变，迅速反映电压或频率的偏移，同时，复小波变换还能提供多种复合信息，以便对信号进行幅频和相频特性的综合评价，为信号处理提供

6、了更多的分析手段和方法。由于相位信息对小电流接地系统单相接地故障选线具有重要意义，能提供故障信号的多种复合信息的复小波将很可能在此领域有可观的发展前景。1．2国内外研究现状1．2．1国内研究现状20世纪50年代，我国就开始研究小电流接地系统单相接地故障选线的问题，提出了多种选线方法。已经提出的选线方法均以零序电压来启动保护或选线装置，因此可根据其利用的故障特征量不同而分成基于故障电流稳态分量、暂态分量和特殊信号的三类选线方法。①基于故障电流稳态分量的选线方法1)稳态零序电流幅值比较法稳态零序电流幅值比较法的原理为中性点不接地系

7、统发生单相接地短路时，流过故障元件的零序电流在数值上等于所有非故障元件的对地电容电流之和，故障线路上的零序电流最大，故通过比较零序电流的幅值大小就可以找出故障线路【l】O2)稳态零序电流相位比较法稳态零序电流相位比较法也称为零序功率方向法。在小电流接地系统中，若其中一条出线发生单相接地故障，整个系统都会出现零序电压，在此电压作用下，系统中会出现零序电流。对于非故障线路，零序电流即为该线路的零序电容电流，方向为母线流向线路；对于故障线路，在中性点不接地系统中，故障线路中的零序电流为非故障线路中零序电流的总和，方向为线路流向母线，

8、在中性点经消弧线圈接地系统中，故障线路中的零序电流为非故障线路零序电流与消弧线圈中的电感电流之和，方向为线路流向母线【l】。因此，只要比较零序电流方向就可以找出故障线路。21绪论3)群体比幅比相法群体比幅比相法是一种多重判据法，采用幅值法和相位法相结合。首先进行零序电流比较，