五次諧波法對小電流接地系統(tǒng)的故障定位

1、【摘 要】 在我國3 66kV 配電網(wǎng)中，廣泛采用小接地電流系統(tǒng)，而此系統(tǒng)發(fā)生最多的是單相接地故障，所以如何快速準確地檢測出故障線路一直是電力系統(tǒng)繼電保護的重要研究課題。小電流接地系統(tǒng)是我國35kV及以下電網(wǎng)最常用的接線方式，而對于小電流接地系統(tǒng)的故障定位又有許多方法，有零序電流比幅比相法，有功法，殘流增量法，“S”注入法等等。通過對這些方法的分析，總結了影響接地故障選線準確性的因素。而本文則是根據(jù)故障點前后零序電流五次諧波大小的不同，設定一定的門檻值，通過相鄰兩個測量點數(shù)據(jù)比較，就可以判斷故障點的位置，無須母線端信息采集、分析。是運用了五次諧波法來對小電流接地系統(tǒng)的故障定位。針對基于五次諧波

2、電流的單相接地故障選線裝置,由于系統(tǒng)中五次諧波含量不高,以及負荷中諧波源的影響,整定困難,實際選線精度不高的問題。系統(tǒng)地分析了發(fā)生單相接地前后故障回路、非故障回路中五次諧波電流變化特點,提出了基于五次諧波電流變化特征的單相接地故障選線方法,仿真結果表明,該方法有效可行。 關鍵字： 小電流接地系統(tǒng)；諧波；相位；無線；五次諧波；消弧線圈【Abstract】目錄1 引言.12 小電流接地系統(tǒng)的簡介.2 2.1 小電流接地系統(tǒng)的接地特點.2 2.2 小電流接地系統(tǒng)單相接地的概述.3 2.2 故障分析.43 仿真測試.7 3.1 設計原理.7 3.2 判定方法.8 3.3 五次諧波法原理.9

3、3.4 五次諧波選線法基本原理簡介.9 3.5 仿真實驗及分析.114 總結.17 4.1 結論.174.2 小電流接地系統(tǒng)的選線技術與發(fā)展.17致謝.18參考文獻.19 1 引言我國大多數(shù)配電網(wǎng)均采用中性點不直接接地系統(tǒng)（NUGS），即小接地電流系統(tǒng)，它包括中性點不接地系統(tǒng)（NUS），中性點經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)（NES，也稱諧振接地系統(tǒng)），中性點經(jīng)電阻接地系統(tǒng)（NRS）。近年來，隨著自動跟蹤消弧電抗器的廣泛使用，為解決系統(tǒng)于故障瞬間出現(xiàn)的諧振問題，開始采用消弧線圈與非線性電阻串（或并）聯(lián)以及與避雷器并聯(lián)的行方式。NUGS 發(fā)生單相接地故障的幾率最高，這時供電仍能保證線電壓的對稱性，且故障電流較

4、小，不影響對負荷連續(xù)供電，故不必立即跳閘，規(guī)程規(guī)定可以繼續(xù)運行1 2 h。但隨著饋線的增多，電容電流也在增大，長時間運行就易使故障擴大成兩點或多點接地短路，弧光接地還會引起全系統(tǒng)過電壓，進而損壞設備，破壞系統(tǒng)安全運行，所以必須及時找到故障線路予以切除。由于小電流接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時對電力設備和人身危害小，并且三相之間的線電壓基本保持不變。因此可允許電網(wǎng)在此情況下繼續(xù)運行一段時間。小電流接地故障盡管不會影響電網(wǎng)的正常運行，但由此引起的過電壓會危害電網(wǎng)絕緣，可能導致短路故障使事故擴大。因此，當發(fā)生了小電流接地故障后需要盡快選出故障線路，以便運行人員及時采取措施加以處理。但由于此時產生的故障電

5、流微弱，以及故障點電弧不穩(wěn)定等原因，使小電流接地電網(wǎng)的單相接地故障選線比較困難。我國配電網(wǎng)，普遍采用中性點不接地或者中性點經(jīng)消弧線圈接地方式，在這些電網(wǎng)中單相接地故障是最常見的故障之一，故障率最高。快速準確的發(fā)現(xiàn)故障，排除故障，利于電網(wǎng)安全，可靠，經(jīng)濟運行，利于配電自動化的實現(xiàn)。 小電流接地系統(tǒng)故障定位包括接地故障選線以及測距兩個方面的內容，一要選準故障支路，二要測出監(jiān)測裝置到故障點的距離。由于配電網(wǎng)節(jié)點和支路繁多，并且呈多級輻射狀分布，確定故障點到測量點的電氣距離與找準故障支路，難度很大，本文通過比較相鄰測量點零序電流五次諧波的大小，達到故障點精確判位的目的。對于中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)，

6、消弧線圈對五次諧波所呈現(xiàn)的感抗是基波的5 倍，而線路分布電容對五次諧波所呈現(xiàn)的容抗卻是基波的1/5，因此消弧線圈基本上不能補償五次諧波的電容電流。所以在消弧線圈接地系統(tǒng)中，對于五次諧波分量，依然可以近似認為，故障線路的電流大小等于所有非故障線路的電流之和，方向與非故障線路的電流方向相反。 五次諧波法的一個嚴重不足是故障電流中五次諧波含量僅占基波的10%左右，在經(jīng)過渡電阻接地的情況下數(shù)值就會更小，易造成誤判。2 小電流接地系統(tǒng)的簡介110KV及以上電壓等級電網(wǎng)屬于輸電網(wǎng)，666KV電壓等級屬于配電網(wǎng)。輸電網(wǎng)一般采用中性點直接接地運行方。配電網(wǎng)采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地運行方式。由于此系統(tǒng)發(fā)

7、生單相接地時接地時電流小，因此配電網(wǎng)又稱小電流接地電網(wǎng)。中性點非直接接地電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時，故障點的電流很小，而且三相間的線電壓仍然對稱，接地相電壓為零，電源中性點對地壓升高為相電壓，其它兩相的對地電壓升高行倍，這時的電網(wǎng)仍然穩(wěn)定運行，但是一旦又出現(xiàn)某點接地，那么就會引起嚴重的短路事故。當中性點不接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地時，在接地點要流過全系統(tǒng)的對地電容電流，如果此電流過人，就會和接地點燃起電弧，引起弧光過電壓，從而使非故障相的對地電壓進一步升高，因此，使絕緣損壞，形成兩點或多點的接地短路，造成停電事故。為了解決這個問題，通常在中性點接入一個電感線圈，這樣單相接地時，在接地點就會有一個電感分量的

8、電流流過，此電流和原系統(tǒng)中的電容電流相互抵消，就可以減少流經(jīng)故障點的電流，因此，稱它為消弧線圈。2.1 小電流接地系統(tǒng)的接地特點變電站小電流接地，一般都裝設有絕緣監(jiān)察裝置。當6到10千伏線路單相接地時，由于線電壓的大小，相位不變，按照規(guī)程規(guī)定，一般可以繼續(xù)運行，但不要超過2小時，因為其他非故障相對地電壓相對要升到約倍，這樣對電網(wǎng)系統(tǒng)的絕緣薄弱環(huán)節(jié)可能造成威脅。由于單相接地點可能接觸不良，因此會接地點可能產生瞬間弧光放電，甚至產生諧振電壓，對整個6到10千伏電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定構成威脅。因此要求盡快排出故障，確保電網(wǎng)穩(wěn)定運行。6到10千伏線路單相接地的特點：1：當6到10千伏配電系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時

9、，變電站絕緣裝置的警鈴報警，母線接地光子牌燈亮。2：接地故障相電壓會降低或者接近零，另外兩相電壓會大于相電壓或者接近線電壓。如果接地相電壓指示穩(wěn)定，表明線路是穩(wěn)定接地；反之電壓表指針來回擺動，表明線路是間歇接地。3：若6到10千伏線路發(fā)生弧光接地產生過電壓時，非故障相電壓會上升很高，電壓表指針可能會打至表頭，甚至會燒斷電壓互感器熔斷器熔體。6到10千伏線路單相接地故障的判斷：1：根據(jù)實際經(jīng)驗，若電壓互感器高壓側熔斷器有一相熔斷發(fā)出接地信號，另外兩相電壓升高，線電壓不變，則表明是單相接地故障。2: 6到10千伏線路因單相導致斷線，大負荷單相設備啟動投運等也會因三相負荷嚴重不平衡，從而導致中性點電

10、壓升高，此時絕緣監(jiān)察裝置也會發(fā)出接地信號，但電網(wǎng)并沒有發(fā)生接地。3：在給母線充電合閘時，由于勵磁感抗與對地電抗產生鐵磁諧振而產生過電壓，也會發(fā)出接地信號，而系統(tǒng)并沒有發(fā)生接地故障。4：因變電站母線或者架空線路的不對稱排列，線路中有一相熔斷器熔斷等，會造成三相對地不平衡，從而造成中性點電壓升高發(fā)出接地信號，這時系統(tǒng)并沒有接地。5：當6到10千伏線路遭遇雷擊時，故障相會產生弧光接地，而非故障相電壓會升高，這時的絕緣監(jiān)察裝置會發(fā)出接地信號，實際電網(wǎng)并沒有接地。2.2 小電流接地系統(tǒng)單相接地的概述在小電流接地系統(tǒng)中，發(fā)生單相接地故障時，系統(tǒng)出現(xiàn)零序電壓，線路上有零序電流通過。對于中性點不接地系統(tǒng)發(fā)生單

11、相接地故障，非故障線路上通過的零序電流在數(shù)值上等于線路本身對地電容電流,其相位超前零序電壓90°，容性無功功率的方向是由母線流向線路；故障線路出口通過的零序電流是非故障元件對地電容電流之和,其相位滯后零序電壓90°，容性無功功率的方向是由線路流向母線。對于中性點經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障，流過接地點的電流除了全系統(tǒng)對地電容電流之和外，還有消弧線圈產生的電感電流，此電流與電容電流相抵消大大減小了流經(jīng)接地點的電流。為防止線路發(fā)生串聯(lián)諧振，補償方式通常采用過補償，這樣故障線路與非故障線路零序電流方向一致，故障線路零序電流的大小發(fā)生了變化，給選線增加了難度。中性點經(jīng)小電阻

12、接地方式的特點是，一旦發(fā)生單相接地故障，故障線路立即被切除，保護選擇性好。但由于不能區(qū)分瞬時單相接地故障與永久性單相接地故障，使瞬時單相接地故障也跳閘，影響了供電可靠性。同時，采用這種方式，需具備性能良好的開關設備及備用電源等條件，否則跳閘停電頻繁，供電可靠性差，開關的維護工作量加重。對于架空線電網(wǎng)，該方式將對通信線路產生電磁干擾。因此，采用中性點經(jīng)消弧線圈接地的方式具有供電可靠性高等優(yōu)點，但不足的是在系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時殘流小，實現(xiàn)繼電保護選線較為困難。中性點經(jīng)小電阻接地的方式具有繼電保護選擇性好的優(yōu)點，可快速切除接地故障線路，但跳閘率五次諧波法對小電流接地系統(tǒng)的故障定位高，供電可靠性差，

13、對設備沖擊較大。2.3 故障分析小電流接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，假設故障電阻為0，則故障相電壓為0，非故障相電壓升高3倍。小電流接地電網(wǎng)單相接地故障穩(wěn)態(tài)零序等效網(wǎng)絡圖如下：圖2-1 小電流接地電網(wǎng)單相接地故障穩(wěn)態(tài)零序等效電路 消弧線圈引入前，即中性點對地絕緣電網(wǎng)的接地電流分布特點如圖1所示。圖1中，、，代表三條支路，分別是安裝在各支路的零序電流互感器。設每條支路各相對地分布電容相等，分別以集中參數(shù)，表示。設支路的A相發(fā)生接地故障。 這時，電網(wǎng)各故障參數(shù)存在如下關系：(1)流過非故障支路零序電流互感器原邊的電流為本支路的電容電流，其相位超前零序電壓90度(表示零序電壓)，可以表示為 式中，i=

14、1,2,3為支路號，為角頻率。(2) 接地點電流為所有支路電容電流之和。即：式中: 為各支路對地總電容。 (3)流過故障支路零序電流互感器的電流流是所有非故障支路電容電流之和，其相位滯后90度，可表示為：式中：k為故障支路號。圖2-2 中性點對地絕緣電網(wǎng)的接地電流分布 由于電流之和可能很大，將會損害電網(wǎng)，所以一般都采用引入消弧線圈得到感應電流，用來補償容性電流。 圖2-3 引入消弧線圈后的接地電流分布接地故障時，中性點電壓為U0，通過消弧線圈與地相聯(lián)，產生一個感性電流，與接地電流疊加，使接地電流變成。且根據(jù)L值不同分為完全補償、過補償、欠補償三種情況。對于五次諧波來說，五次諧波電容電流是五次電

15、感電流的25倍，即使消弧線圈過補償，也遠不能補償五次諧波電容電流。,所以，裝設消弧線圈并高阻后，五次諧波分量在電網(wǎng)中的分布規(guī)律也不會受到影響，這樣，可以相鄰測量點五次諧波的大小來判斷故障點的位置。3 仿真測試 仿真實驗沒有普通意義上實驗的必備器材，因此用軟件模擬實驗條件就成了可行性非常高的一條路。事實上，很多仿真實驗軟件早就開發(fā)出來了，在很多大學、全國重點高中、初中也已經(jīng)應用開來。仿真軟件通過圖形化界面聯(lián)系理論條件與實驗過程，同時運用一定的編程達到模擬現(xiàn)實的效果。 目前主要包括物理仿真實驗和化學仿真實驗兩種。我將要運用到的是仿真軟件中MATLAB的軟件來完成五次諧波法對小電流接地系統(tǒng)的故障定位

16、的仿真。3.1 設計原理故障點前的測量點測到的零序電流5次諧波為:IK=-jU0(15C-15CK-1/5L),電流滯后零序電壓90度，故障點后或非故障線路的電流為Ii=3jCiU0,超前零序電壓90度?；旧狭鬟^故障點前測量點的五次諧波電流等于所有非故障線路的電容電流，而故障點后的五次諧波電流等于故障支路的電容電流。除非故障線路的對地電容比其他線路對地電容和還要大(這種情猶很少)，那么故障點前后測到的五次諧波電流將有明顯區(qū)別。而非故障線路測到的就是本支路的五次諧波電流，前后的差值為中間線路流向地的電流，但是不會太大。設定一定的判定條件就可以判斷故障范圍，考慮到不同負載、不同線路位置會有不同的

17、諧波，比較相鄰測量點的諧波電流，通過幅值以及比例判斷故障范圍，設置某比例為門檻。仿真僅設置了2條支路，故障點前后的五次諧波如圖3-1和圖3-2所示。圖3-1 故障點前的五次諧波圖3-2 故障點后的五次諧波3.2 判定方法判定方法：每個測量點把本測量點的零序電流信息用無線傳到上一級測量點，并且結合下一測量點的電流信息進行分析：(1)如果差值在門檻值以上，就可以判定故障點和本測量點和下個測量點之間，于是向上一級發(fā)發(fā)現(xiàn)故障的信號；(2)如果差值在門檻值以下，且收到了發(fā)現(xiàn)故障的信號，則顯示故障在后面，然后繼續(xù)向上一級傳遞發(fā)現(xiàn)故障的信號；(3)如果差值在門檻值以下，且沒有收到發(fā)現(xiàn)故障的信號，則不做顯示。

18、 這種方法對暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)的五次諧波都是有效的。有無消弧線圈對這種方法影響也不大，暫態(tài)，穩(wěn)態(tài)的現(xiàn)象一致。這個設備正常時侯不工作，當發(fā)生故障時，高頻的零序電流觸發(fā)單片機工作，保證了設備的使用壽命工作時間。通過無線向上一級的測量點發(fā)送數(shù)據(jù)。井接受下一級的測量點數(shù)據(jù)進行計算。這里采用nRF401無線收發(fā)芯片并結合高增益天線用于數(shù)據(jù)交換，有效半徑口J選1km。3.3 五次諧波法原理五次諧波法原理主要用在經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)。因為在經(jīng)消弧線圈接地時，工頻零序電容電流，基本上被消弧線圈補償，采用零序無功電流難以判斷，但五次諧波不會被補償，發(fā)生單相接地后，其五次諧波電容電流的分布基本上與中性點不接地系統(tǒng)中基波電

19、容電流的分布規(guī)律相同。故障線路五次諧波電容電流之和，故障線路五次諧波電容電流方向與非故障線路相反。根據(jù)以上特點可以通過比較五次諧波電流大小，方向或功率方向來區(qū)分故障線路和非故障線路。3.4 五次諧波選線法基本原理簡介中性點經(jīng)消弧線圈接地的小電流系統(tǒng)原理框圖如圖3-3所示，由于系統(tǒng)正常運行時，三相系統(tǒng)參數(shù)很難做到完全對稱，使得系統(tǒng)中總存在一定量的零序電壓，但幅值較小。系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時（如圖中回路N 的A 相d 點發(fā)生金屬性接地故障）系統(tǒng)的零序電壓將變?yōu)椋菏街?，EA是A 相的相電動勢；UA、UB、UC是各相對地電壓。圖3-3 消弧線圈接地系統(tǒng)原理示意圖可見，系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后，系統(tǒng)的零序

20、電壓發(fā)生了明顯改變，導致系統(tǒng)的零序電流也改變。故障前流經(jīng)消弧線圈的電流IK0，故障后由于非故障線路對地電容電流增大，因而要求消弧線圈的感性電流也要增大以補償電容電流。目前，大多數(shù)應用于小電流系統(tǒng)的消弧線圈都采用自動跟蹤補償技術，做到帶電自動在線調節(jié)自身線圈電感量，使其產生的感性電流與電網(wǎng)的容性電流相補償，極大地減小了系統(tǒng)的接地電流，使接地點僅剩下數(shù)值很小的有功電流。當小電流接地系統(tǒng)中發(fā)生單相接地故障時，由于過電壓所產生的弧光接地，高次諧波電壓導致產生高次諧波電流，這其中主要為五次諧波分量。它在電網(wǎng)中的分布，與基波零序電流分布情況相同。高次諧波電流中的容性分量是指流經(jīng)線路及中性點對地電容回路的電

21、流。由于容抗（電容阻抗）是與頻率反相關的，在對地電容基本不變的條件下，即容抗幅值是與諧波次數(shù)成反比的，五次諧波頻率增高為基波的5 倍，則諧波容抗減少為基波1/5 倍，進而五次諧波電容電流增大為基波時電容電流的5 倍；而對消弧線圈而言，盡管消弧線圈可以做到自身在線調節(jié)，但補償?shù)氖腔ǚ至俊６宕沃C波感性補償電流，由于感抗與容抗剛好相反，前者是與頻率正相關的，感抗增加為基波的5 倍，感性電流減小為基波時的1/5，因此感性電流和容性電流兩者不僅不會互相補償，甚至消弧線圈五次諧波的感性電流補償幾乎可以忽略不計。因此，不論消弧線圈補償程度如何，情況均與中性點不接地時幾乎相同：故障線路中的五次諧波零序電流

22、應當最大，非故障線路中的五次諧波零序電流較小，由此可以實現(xiàn)故障選線。3.5 仿真實驗及分析我國配電網(wǎng)中性點廣泛采用不接地與經(jīng)消弧線圈接地這兩種非有效接地方式，習慣上稱為小電流接地方式，當小電流接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，其故障電流很小，故稱為小電流接地故障。由于小電流接地故障對電力設備、通信和人身危害小，并且三相之間的線電壓基本保持不變，不影響對負載的供電，因此可允許電網(wǎng)在單相接地情況下繼續(xù)運行一段時間，以避免供電突然中斷對用戶的影響1。隨著人們對供電可靠性的要求越來越高并且小電流接地系統(tǒng)使配電網(wǎng)結構復雜，故障選線成為一個公認的難題，但由于系統(tǒng)自身的特點，小電流故障選線問題一直未能得到很好的解

23、決。目前已有的主要方法：五次諧波法、零序無功功率方向法、首半波法、PRONY 算法、基于小波變化的零序電流比較法、能量法等選線方法。本文主要通過已有的零序電流比幅比相法對仿真波形進行暫態(tài)信息的提取、分析比較驗證結論的正確性。應用暫態(tài)信息是因為故障發(fā)生時的暫態(tài)信號往往強于穩(wěn)態(tài)信號，特征量明顯，并且基本上不受中性點接地方式的影響。Matlab 環(huán)境下的Simulink 是用于對復雜動態(tài)系統(tǒng)進行建模和仿真的圖形化交互式平臺，運行于Simulink 下的SimpowerSystem 工具箱是用微分方程刻畫的電力系統(tǒng)動態(tài)過程的電力系統(tǒng)仿真工具箱。對于SimpowerSystem 工具箱，國內外許多研究人

24、員都對其進行了拓展。在做完一切準備之后，接下來就開始做最關鍵的仿真實驗并分析了，運用MATLAB軟件，來完成以下實驗。首先，先把最基礎的接線圖在MATLAB中畫出來，然后在每個測量點上安裝各種測量儀表，以便方便進行最后分析時的測量。下圖便是利用MATLAB軟件來繪制的線路接線圖。圖3-4 仿真模型簡圖根據(jù)上面的分析，建立Matlab 環(huán)境下的Simulink 仿真模型，如圖3-4所示，通過仿真來驗證分析五次諧波選線法的應用范圍?；舅悸肥歉鶕?jù)系統(tǒng)的接線原理圖，建立了一個有9條線路的簡單小電流接地系統(tǒng)仿真模型。假設斷路器（Breaker1）在t=9.4s 時刻閉合，系統(tǒng)發(fā)生C 相接地故障。第一種

25、情況： 采用分布參數(shù)模型，選用電纜線路的標準參數(shù)：正序電阻0.17 /km，電感1.36e-3 H/km，電容6.1e-8 F/km；零序電阻0 . 216 /km，電感3.872e-3 H/km，電容2.276e-8 F/km。模型中3 條線路長度分別設置為60 km、50 km、50 km。線路故障發(fā)生在第一條線路C 相的末端。消弧線圈自身電感量可以自動調節(jié)，計算其電感量使其和線路對地電容相平衡。接地電阻為100 時，故障線路和非故障線路五次諧波電流如圖3-5和圖3-6所示。非故障線路在故障剛開始，有一個幅值逐漸減小的振蕩衰減的過程，穩(wěn)定后的電流幅值很小。如圖3-5所示。當接地電阻阻值小于

26、200 時，故障線路五次諧波電流較大，與非故障線路電流的比值也特別大。這是因為接地阻值小時，由于系統(tǒng)零序阻抗中消弧線圈感抗抵消了容抗，只有接地電阻，因而線路電流較大。當接地電阻阻值大于500 時，故障線路五次諧波電流就變小了，這對于要求正確檢測到該電流是比較困難的，盡管它與非故障線路電流的比值仍然較大。圖3-5 故障前五次諧波圖3-6 故障后五次諧波第二種情況： 采用分布參數(shù)模型，選用電纜線路的標準參數(shù)：正序電阻0.17 /km，電感1.36e-3 H/km，電容6.1e-8 F/km；零序電阻0 . 216 /km，電感3.872e-3 H/km，電容2.276e-8 F/km。模型中3 條

27、線路長度分別設置為70 km、600 km、60 km。線路故障發(fā)生在第一條線路C 相的末端。消弧線圈自身電感量可以自動調節(jié)，計算其電感量使其和線路對地電容相平衡。接地電阻為100 時，故障線路和非故障線路五次諧波電流如圖3-7和圖3-8 所示。非故障線路在故障剛開始，有一個幅值逐漸減小的振蕩衰減的過程，穩(wěn)定后的電流幅值很小。如圖3-7所示。當接地電阻阻值小于200 時，故障線路五次諧波電流較大，與非故障線路電流的比值也特別大。這是因為接地阻值小時，由于系統(tǒng)零序阻抗中消弧線圈感抗抵消了容抗，只有接地電阻，因而線路電流較大。當接地電阻阻值大于500 時，故障線路五次諧波電流就變小了，這對于要求正

28、確檢測到該電流是比較困難的，盡管它與非故障線路電流的比值仍然較大。圖3-7 故障前五次諧波圖3-8 故障后五次諧波第三種情況： 采用分布參數(shù)模型，選用電纜線路的標準參數(shù)：正序電阻0.17 /km，電感1.36e-3 H/km，電容6.1e-8 F/km；零序電阻0 . 216 /km，電感3.872e-3 H/km，電容2.276e-8 F/km。模型中3 條線路長度分別設置為60 km、50 km、25 km,25km，如圖3-6所示型電路分別在一根線路上。線路故障發(fā)生在第一條線路C 相的末端。消弧線圈自身電感量可以自動調節(jié)，計算其電感量使其和線路對地電容相平衡。圖3-9接地電阻為100 時

29、，故障線路和非故障線路五次諧波電流如圖3-10和圖3-11 所示。非故障線路在故障剛開始，有一個幅值逐漸減小的振蕩衰減的過程，穩(wěn)定后的電流幅值很小。如圖3-10所示。當接地電阻阻值小于200 時，故障線路五次諧波電流較大，與非故障線路電流的比值也特別大。這是因為接地阻值小時，由于系統(tǒng)零序阻抗中消弧線圈感抗抵消了容抗，只有接地電阻，因而線路電流較大。當接地電阻阻值大于500 時，故障線路五次諧波電流就變小了，這對于要求正確檢測到該電流是比較困難的，盡管它與非故障線路電流的比值仍然較大。圖3-10 故障前五次諧波圖3-11 故障后五次諧波第四種情況： 采用分布參數(shù)模型，選用電纜線路的標準參數(shù)：正序

30、電阻0.17 /km，電感1.36e-3 H/km，電容6.1e-8 F/km；零序電阻0 . 216 /km，電感3.872e-3 H/km，電容2.276e-8 F/km。模型中3 條線路長度分別設置為70 km、60 km、30 km,30km。線路故障發(fā)生在第一條線路C 相的末端。消弧線圈自身電感量可以自動調節(jié)，計算其電感量使其和線路對地電容相平衡。接地電阻為100 時，故障線路和非故障線路五次諧波電流如圖3-12和圖3-13 所示。非故障線路在故障剛開始，有一個幅值逐漸減小的振蕩衰減的過程，穩(wěn)定后的電流幅值很小。如圖3-3所示。當接地電阻阻值小于200 時，故障線路五次諧波電流較大，

31、與非故障線路電流的比值也特別大。這是因為接地阻值小時，由于系統(tǒng)零序阻抗中消弧線圈感抗抵消了容抗，只有接地電阻，因而線路電流較大。當接地電阻阻值大于500 時，故障線路五次諧波電流就變小了，這對于要求正確檢測到該電流是比較困難的，盡管它與非故障線路電流的比值仍然較大。圖3-12 故障前五次諧波圖3-13 故障后五次諧波4 總結4.1 結論 針對小電流接地系統(tǒng)中的故障問題，本文主要選用了五次諧波法來解決。本文總結分析了小電流接地系統(tǒng)的故障，五次諧波法的介紹，分析及原理。通過上面的分析，五次諧波選線在接地電阻較小時，故障線路和非故障線路的五次諧波電流對比明顯，選線效果還是很有效的。只是由于接地電阻的

32、影響，限制了該方法的適用范圍。接地電阻增大時，系統(tǒng)的諧波電流比較小。如果能夠在系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過現(xiàn)代控制方法或者靈敏傳感器技術及時捕捉到系統(tǒng)的五次諧波電流變化，由于故障線路和非故障線路的諧波電流比值較大，仍然可以實現(xiàn)正確的選線。 由于現(xiàn)代電力電子技術的發(fā)展，配電網(wǎng)系統(tǒng)會包含有“節(jié)能燈”、不間斷電源UPS 等電力電子裝置，這些裝置一方面增加了系統(tǒng)的無功功率損耗，同時也是系統(tǒng)的諧波源。當單相接地故障接地電阻較大時，五次諧波電流較小，會淹沒在系統(tǒng)諧波源所產生的諧波中，使得故障五次諧波無法正確檢測，導致選線判據(jù)失效。這也是目前實際應用五次諧波分量進行故障選線的裝置效果不理想、選線正確率低的主要原因。 經(jīng)過分析比較發(fā)現(xiàn)，采用兩兩測量點間的運算方法，可以迅速直觀地方便巡線員找到故障點。故障信息就地運算，不需要匯總到配電母線，節(jié)省了成本。4.2 小電流接地系統(tǒng)的選線技術與發(fā)展我國635kV配電網(wǎng)中性點廣泛采用小電流接地方式。由于小電流接地電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時對電力設備和人身危害小，并且三相之間的線電壓基本保持不變。因此可允許電網(wǎng)在此情況下繼續(xù)運行一段時間。小電流接地故障盡