目录
0 引言 ..................................................................................................................... 1 1 绪论 ..................................................................................................................... 3 1.1 小电流接地系统研究现状 .............................................................................. 3 1.2 小电流接地系统研究的意义 .......................................................................... 4 2 小电流接地系统单相接地故障分析 ................................................................. 6 2.1 概述 .................................................................................................................. 6 2.2 小电流接地系统不同接地方式的比较 .......................................................... 7 2.2.1 中性点不接地方式 ....................................................................................... 7 2.2.2 中性点经消弧线圈接地方式 ....................................................................... 8 2.2.3 中性点经电阻接地方式 ............................................................................... 8 2.3 小电流接地系统不同接地方式的故障分析 .................................................. 9 2.3.1 中性点不接地方式的故障分析 ................................................................... 9 2.3.2 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障分析 ..................................... 15 2.3.3 中性点经电阻接地系统单相接地故障分析 ............................................. 19 3 小电流单相接地故障选线算法 ....................................................................... 22 3.1 选线算法综述 ................................................................................................ 22 3.1.1 零序电流比幅算法 ..................................................................................... 22 3.1.2 群体比幅比相算法 ..................................................................................... 23 3.1.3 无功功率算法 ............................................................................................. 24 3.1.4 五次谐波分量算法 ..................................................................................... 24
3.1.5 有功分量算法 ............................................................................................. 25 3.1.6 小波算法 ..................................................................................................... 25 3.1.7 能量函数法 ................................................................................................. 26 3.1.8 信号注入法 ................................................................................................. 27 3.2 选线影响因素分析 ........................................................................................ 28 3.3 综合选线算法 ................................................................................................ 29 3.4 连续选线算法 ................................................................................................ 30 4 小电流接地选线装置的硬件设计 ................................................................... 32 4.1 CPU模块 ....................................................................................................... 33 4.2 信号采集模块 ................................................................................................ 34 4.3 A/D转换模块 ................................................................................................ 35 4.4 存储空间扩展模块 ........................................................................................ 40 4.4.1 SRAM的扩展 ............................................................................................. 40 4.4.2 FLASH 芯片的扩展 .................................................................................. 43 4.5 人机对话模块 .................................................................................................. 44 4.6 通信系统 .......................................................................................................... 46 4.7 硬件抗干扰设计 .............................................................................................. 48 5 小电流接地选线装置的软件设计 ................................................................... 49 5.1 软件框架设计 ................................................................................................ 49 5.1.1 控制层软件设计 ......................................................................................... 50 5.1.2 应用层软件设计 ......................................................................................... 59 5.1.3 各任务之间的切换关系 ............................................................................. 61
5.2 软件抗干扰技术的应用 ................................................................................ 61 6 经济技术分析 ................................................................................................... 63 7 结论 ................................................................................................................... 64 致谢 ......................................................................................................................... 65 参考文献 ................................................................................................................. 66 附录A 译文 ......................................................................................................... 67 附录B 外文文献 ................................................................................................. 71
0 引言
电力系统中性点接地方式可划分为两大类：大电流接地方式和小电流接地方式。在大电流接地方式中，主要有：中性点直接接地方式，中性点经低电阻、低电抗或中电阻接地方式；在小电流接地方式中，主要有:中性点经消弧线圈接地方式，中性点不接地方式和中性点经高电阻接地方式等[1,2]。
小电流接地系统发生单相接地故障时的情况比较复杂，各物理量的变化与系统中性点接地方式、接地点位置、接地电阻值、燃弧和熄弧情况等因素都有关系。不过接地故障发生后总是先引起各相电压的变化，然后导致各相电流发生变化。
我国6~66kV配电网一般为小电流接地方式。单相接地故障是配电网中发生频率较高的故障，故障发生后，由于大地与中性点之间没有直接电气连接或串接了电抗器，因此短路电流很小，保护装置不需要立刻动作跳闸，从而提高了系统运行的可靠性，特别是在瞬时故障条件下，短路点可以自行灭弧恢复绝缘，有利于减少用户短时停电次数。但如果故障是永久性的，系统仅允许在故障情况下继续运行1~2小时，此时必须尽快查明接地线路，以便采取相应措施排除故障，恢复系统正常运行[3,4]。因此提出小电流接地系统的单相接地故障选线问题。
小电流接地系统的优点是接地故障零序电流小，但微弱的零序电流常混杂在各种干扰信号中，为准确选线排除故障增加了难度。针对这个问题已有大量的研究，基于不同的原理，提出了许多解决方案，并开发出选线装置在实际工作中取得了一定的应用。在研究选线算法的初期，主要针对某一具体算法，如适用于中性点不接地系统的群体比幅比相算法，适用于经消弧线圈接地系统的谐波法、能量法、小波法等。从现场应用情况来看，这些传统的算法的选线效果并不理想，主要原因有：(1)接地状况复杂，故障状况不同，产生的故障特征量在数值上、变化规律上相差很大；(2)故障电流微弱，测量精度难以保证；(3)现场的电磁干扰以及工频负荷电流干扰使测量的故障成分信噪比非常低。受各种干扰因素的影响,故障选线装置测量到的故障特征量(如零序电流、零序功率方向等)具有很大的模糊性和不确定性，同一干扰信号对不同的故障检测手段的影响相差较大，没有哪种单一选线方法对所有故障类型都有效。另外，由于小电流接地系统的特殊性，运行中因改变运行方式而出现谐振过电压的几率较高，过电压不仅影响设备的安全运行，并且会启动选线装置，造成选线装置误动，影响故障处理。