S变换在中性点不接地系统接地选线中的应用.pdf

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1、第3期陶维青等．s变换在中性点不接地系统接地选线中的应用S变换在中性点不接地系统接地选线中的应用陶维青‘曹红光1余南华2李林3殷少戈1鲍晓菲(1．合肥工业大学电气与自动化工程学院，合肥230009；2．广东电网公司电力科学研究院，广州510080；3．安徽科大智能电网技术有限公司，合肥230060)摘要根据故障合闸角、过渡电阻、线路长度及出线个数等因素变化对中性点不接地系统单相接地故障的传统选线方法的影响，分析了这些传统选线方法的不足，并采用特征频率下s变换的暂态能量选线方法，分析当系统存在噪声干扰或故障

2、合闸角等因素改变时，此方法是否有效。仿真研究结果表明基于特征频率的s变换暂态能量分析方法能准确、有效地选取出故障线路，且不受噪声干扰及故障合闸角等因素的影响。关键词中性点不接地系统s变换故障选线噪声干扰中圈分类号TH89文献标识码A文章编号l000-3932(2014)03_0279旬6我国的中低压配电网主要采用小电流接地系统，其中3—10kV电网主要采用中性点不接地系统，35—60kV电网主要采用中性点经消弧线圈接地系统。当发生单相接地故障时，故障电流很小，线电压仍保持平衡，可继续供电一段时间，一般不超

3、过l一2h，但是非故障线路的相电压升高，会对线路的绝缘栅产生影响。近年来，许多学者就故障选线问题做了大量的研究，提出了基于稳态量和暂态量¨’21的故障选线方法。如早期的群体比幅、群体比相、群体比幅比相法及首半波法等，但是由于小电流接地系统发生单相接地故障时，故障电流很小，特征不明显，随着变电站的出线越来越多，故障电流与非故障电流的判别越来越困难，这些传统的选线方法在实际运行中总体效果并不理想。由于配电网单相接地故障后会产生丰富的暂态信号，且暂态量的获取不需要太高的采样频率，加之现代信号分析方法的发展(如小

4、波变换等)，基于暂态量的选线方法得到了学者们的广泛关注。但故障选线的准确性和可靠性还远不能满足工程需要，仍需进行理论研究和工程实践。S变换是在连续小波和短时傅里叶变换的基础上发展来的一种时频分析方法。它集中了短时傅里叶变换和小波变换的优点，与短时傅里叶变换相比，它克服了窗口高度与宽度固定不变的缺陷；与小波变换相比，它在高频部分的分解更加细致。信号经s变换后得到一个复时频矩阵，包含有信号幅值及相位等随时间、频率的分布信息，为提取信号特征提供了基础信息。笔者首先探讨了故障合闸角(故障发生时刻对应相电压的相角大

5、小)、过渡电阻、线路长度及出线个数等因素对传统的一些选线方法的影响。根据传统选线方法的不足，提出了基于S变换故障选线方法。笔者以特征频率下各线路的暂态能量为特征，然后按由大到小排列，提取前3个暂态能量值，以最大的值与后两个值和的关系为判据，判断故障线路，从而达到故障选线的要求，并着重分析了当系统含有噪声干扰，非线性负载及故障合闸角等因素变化时此选线方法的准确性与可靠性。1传统选线方法缺点分析当某条线路发生单相接地故障时，母线线路的零序电压和各线路零序电流波形如图1所示。从图1中可以看出，在发生单相接地故障

6、后，整个系统出现零序电压和零序电流。各线路产生的零序电流的暂态过程中，故障线路和非故障线路的零序电流均存在高频振荡。故障线路的零序电流收稿日期：2013旬9一11基金项目：南方电网公司重点科技资助项目(K·GD2012-343)280化工自动化及仪表幅值较大，且与非故障线路的零序电流的方向相反。)．06()()8【)l()fi'f州^n．f0：线)《)(1(】．()2()．()40．060．08()10()．120．140．1^()I802(时蚓／sl，线路L．()．(18()．I()O．12O．14()

7、．160．180．20¨寸川／一n线路L}()0002()I】4(1．()6O08《)．1()012()．140．160．180．20寸I_l=u^线路L：1．()(10．02()()4006(108()l()()．12()．14()．160l8()2()e．线路L。母线零序电压和4条线路零序电流第4l卷当过渡电阻和其他因素一定时，随着故障合闸角的增加，故障线路零序电流波形如图2所示。0()002()．04()．060()8()I()O120．14()．16()．180．20¨寸问／s时州／sl80。图2

8、线路1在故障合闸角为0、90、180。下的零序电流『}二至日

9、堂盼≤媸鲁瓷警≤逛甘堂盼：灌掣取一盼《稿一爿堂盼几叭旷0S50、／建掣瓷静≤退目堂盼第3期陶维青等．s变换在中性点不接地系统接地选线中的应用28l从图2中可以看出在故障合闸角为90。时，由于相电压在峰值附近，发生单相接地故障时，电容放电，故障线路产生的暂态零序电流幅值较合闸角为00时大几倍，暂态过程比较强烈且产生的振荡频率较高。故障合闸角为180。时的零序电流的相位