谐振接地系统综合选线技术及实例分析

1、华北电力大学华北电力大学 齐郑齐郑谐振接地系统综合选线技术及谐振接地系统综合选线技术及实例分析实例分析目录目录谐振接地系统选线方法综述预调式消弧线圈实现残流增量法综合选线技术的必要性基于粗糙集理论的综合选线技术实例分析结论谐振接地系统选线方法综述谐振接地系统选线方法综述 (一一)利用零序分量利用零序分量 (二二)不利用零序分量不利用零序分量 1)五次谐波五次谐波 S信号注入法信号注入法 2)有功分量、能量法有功分量、能量法 负序电流法负序电流法 3)首半波首半波 4)小波小波 5)残流增量法残流增量法“五次谐波法五次谐波法”对于谐波分量而言，消弧线圈的感抗值变大而系统的容抗值变小，因此消弧线圈

2、不能对谐波进行完全补偿。可以通过对零序电流谐波分量比幅比相进行选线，幅值最大且相位与其他线路相反的就是故障线路。由于系统中的五次谐波含量最大，因此装置采用五次谐波法选线。谐振接地系统选线方法综述谐振接地系统选线方法综述谐振接地系统选线方法综述谐振接地系统选线方法综述“有功分量、能量法有功分量、能量法”对于中性点经消弧线圈接地系统，消弧线圈和线路都存在电阻，消弧线圈只能补偿零序电流无功分量，而不能补偿零序电流的有功分量，因此故障线路零序电流有功分量与正常线路零序电流有功分量相位相反，并且故障线路零序电流有功分量幅值最大。能量函数法定义各条线路的能量函数E=u(k)u(k)* *I(k),I(k)

3、,通过计算能量函数的值来体现有功分量的大小和方向，实际上是对有功分量进行累加，能量函数值为负的线路就是故障线路。 “首半波法首半波法”首半波原理是发生接地后的第一个半周期，故障线零序暂态电流与正常线路零序暂态电流和零序电压的极性相反，因此只要捕捉到故障发生的瞬间过程就可以进行首半波法选线。谐振接地系统选线方法综述谐振接地系统选线方法综述“小波法小波法”小波法利用近年来新兴的小波变换理论，提取故障信号的特征量进行故障选线。小波变换具有时频聚焦特性，对于非平稳信号具有比傅立叶变换更好的分析效果。选用合适的小波基对零序电流的暂态分量进行小波变换后，得到故障线路上小波系数的值大于非故障线路，且极性也与

4、非故障线路相反。谐振接地系统选线方法综述谐振接地系统选线方法综述“残流增量法残流增量法”目前残流增量法适用于中性点经随调式消弧线圈接地系统。在电网发生单相接地故障后，快速改变消弧线圈的电抗值，使消弧线圈的补偿电流发生变化，只有故障线路的零序电流会发生改变。这样，通过对比找出零序电流变化最大的线路就是故障线路。如果消弧线圈调节前后的零序电压发生变化，需要将调节后的零序电流按调节前的零序电压进行归算。谐振接地系统选线方法综述谐振接地系统选线方法综述“S信号注入法信号注入法”从PT二次测注入电流信号，其频率取在各次谐波之间，从而保证不被工频分量及高次谐波分量干扰。注入电流信号沿接地线路的接地相流动并

5、经接地点入地，用信号探测装置对每一条出线进行探测，探测到注入信号的线路即故障线路。 谐振接地系统选线方法综述谐振接地系统选线方法综述“负序电流法负序电流法”单相接地后，故障点产生负序及零序电流，零序电流以所有线路为回路，而负序电流仅以故障线路为回路，因此有文献提出利用负序电流判断故障线路。 谐振接地系统选线方法综述谐振接地系统选线方法综述预调式消弧线圈实现残流增量预调式消弧线圈实现残流增量法法目前很多电网使用预调式消弧线圈，包括自动调匝式和自动调气隙式。长期以来认为预调式消弧线圈无法实施残流增量法。我们提出安装一个电抗器与消弧线圈相并联或串联，故障发生后对电抗器进行投切控制，这样就可以改变补偿

6、的电感电流，从而产生相应的零序电流变化量。预调式消弧线圈实现残流增量预调式消弧线圈实现残流增量法法预调式消弧线圈实现残流增量预调式消弧线圈实现残流增量法法优点：优点：1)成本低、只需要一个小容量电抗器和真空接触器；2)独立运行，不影响主消弧线圈。3)适用于所有预调式消弧线圈，包括自动调谐消弧线圈和老式的手动调谐消弧线圈。预调式消弧线圈实现残流增量预调式消弧线圈实现残流增量法法应用残流增量法需要注意的问题：应用残流增量法需要注意的问题：如果消弧线圈没有接在母线上，接在线路上或是在下一级变电站安装，不同的区域发生单相接地故障时，各条线路零序电流变化量情况是不同的，因此必须对残流增量进行改进。预调式

7、消弧线圈实现残流增量预调式消弧线圈实现残流增量法法应用残流增量法需要注意的问题：应用残流增量法需要注意的问题：具体来说有以下几种情况：1)与消弧线圈相连接的线路发生接地，此时各条线路的零序电流变化量为零。 2)不与消弧线圈相连接的线路发生接地，此时有两条线路的零序电流变化量很大，一条是故障线路，另一条是消弧线圈所在线路。 3) 母线发生接地，此时消弧线圈所在线路的零序电流变化量很大。能够使某个选线方法正确选线的故障信号的特征称为该选线方法的有效域 所有的故障信号特征称为故障域 综合选线技术的必要性综合选线技术的必要性综合选线技术的必要性综合选线技术的必要性1)单相接地故障状况复杂多样，如间歇性

8、电弧接地、金属性接地、非线性电阻接地等。2)以上提出的各种选线方法都只是用到了某一方面的故障特征，当该方法所需要的故障信号特征表现不明显时，这种选线方法的选线结果很可能是错误的3)没有一种选线方法能够保证对所有故障类型都有效，每种选线方法都有一定的适用范围，也都有各自的局限性综合选线技术的必要性综合选线技术的必要性如下图，10k电阻接地，此时小波法无效综合选线技术的必要性综合选线技术的必要性如下图，电弧接地综合选线技术的必要性综合选线技术的必要性由于波形不平稳，此时残流增量法无效综合选线技术的必要性综合选线技术的必要性1)为了适用于各种复杂的故障情况，必须采用综合选线技术，将多种选线方法进行融

9、合。2)针对某个故障信号，一种方法的适用条件可能不满足，但另一种方法的适用条件可能能够满足，几种方法覆盖的总的有效区域必然大于单个方法的有效区域。3)可以充分利用各种选线方法选线性能上的互补性扩大正确选线的范围，提高选线结果的正确性，这就是使用多种选线方法的优势。 粗糙集(Rough Set，简称RS)理论是一个处理不确定性的数学工具，由波兰数学家Z. Pawlak于1982年提出的。粗糙集理论无须任何先验信息，如概率论中的先验概率、模糊理论中的隶属度函数等，能有效的分析和处理不精确、不一致、不完整的数据，并从中发现隐含的知识，揭示潜在的规律。 基于粗糙集理论的综合选线技术基于粗糙集理论的综合

10、选线技术有效域的确定步骤故障特征提取与离散化 选线方法有效域决策表的建立 选线方法有效域决策表的约简 (1) 简化条件属性，去掉条件属性集可省略的部分条件属性 (2)消去重复的决策规则 (3)简化决策规则，消去每一条决策规则中多余的属性值 基于粗糙集理论的综合选线技术基于粗糙集理论的综合选线技术不协调决策规则的处理方法 对于不协调决策规则，本文提出用概率形式表达决策属性。例如某个选线方法决策表中5个样本具有同样的条件属性，其中4个样本认为该方法正确，1个样本认为该方法错误，那么决策规则就是该条件属性对应的决策属性为4/5。这种概率表述的解决方案对有效域确定仍然具有支持作用 。基于粗糙集理论的综

11、合选线技术基于粗糙集理论的综合选线技术算例分析:确定五次谐波法的有效域 属性属性属性决策2120属性属性属性决策3331基于粗糙集理论的综合选线技术基于粗糙集理论的综合选线技术U属性属性属性决策133312212032110422105222162130733218323193321101120112221122110133331142220153231基于粗糙集理论的综合选线技术基于粗糙集理论的综合选线技术U属性属性决策11*02*10323143*1522162217220基于粗糙集理论的综合选线技术基于粗糙集理论的综合选线技术U属性属性决策11*02*10323143*15222/3基于粗糙集理论的综合选线技术基于粗糙集理论的综合选线技术现场故障数据1：经2k电阻接地实例分析实例分析可靠性选线结果正确性暂态小波0否首半波0否五次谐波0否能量函数1随机线 是实例分析实例分析现场故障数据2：经电弧接地实例分析实例分析实例分析实例分析可靠性选线结果正确性暂态小波1随机线是首半波0否五