基于DSP和小波变换的单相接地故障研究
2024年小电流接地系统单相接地故障检测技术（2篇）
2024年小电流接地系统单相接地故障检测技术1引言电力系统的接地处理方式主要有直接接地，电抗接地，低阻接地，高阻接地，谐振接地(又称消弧线圈接地)和不接地。
前三种称为大电流接地系统，后三种称为小电流接地系统。
我国3～66kV电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统，该系统最大的优点是发生单相接地故障时，并不破坏系统电压的对称性，且故障电流值较小，不影响对用户的连续供电，系统可运行1～2h。
但长期运行，由于非故障的两相对地电压升高1.732倍，可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常用电。
同时，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。
因此，当发生单相接地故障时，必须及时找到故障线路予以切除。
2目前的检测方法及存在的问题(1)绝缘监察装置利用接于公用母线的三相五柱式电压互感器，其一次线圈均接成星形，附加二次线圈接成开口三角形。
接成星形的二次线圈供给绝缘监察用的电压表、保护及测量仪表。
接成开口三角形的二次线圈供给绝缘监察继电器。
系统正常时，三相电压正常，三相电压之和为零，开口三角形的二次线圈电压为零，绝缘监察继电器不动作。
当发生单相接地故障时，开口三角形的二次端出现零序电压，电压继电器动作，发出系统接地故障的预告信号。
这是以前常规变电所使用最多、应用最广泛的绝缘监察装置，其优点是投资小，接线简单、操作及维护方便。
其缺点是只发出系统接地的无选择预告信号，不能准确判断发生接地的故障线路，运行人员需要通过推拉分割电网的试验方法才能进一步判定故障线路，影响了非故障线路的连续供电，不能满足日益发展的城乡经济对供电可靠性的要求。
基于上述原因，我国从50年代末就开始研制小电流接地自动选线装置，提出了多种选线方法，并开发出了相应的各种装置。
(2)各种选线原理分析：①稳态分量法。
稳态分量法又分为零序电流比幅法，零序电流相对相位法，以及群体比幅比相法。
基于PSCAD的配电网单相接地故障选线算法仿真研究
基于PSCAD的配电网单相接地故障选线算法仿真研究发布时间：2023-01-16T01:56:02.265Z 来源：《中国科技信息》2022年9月17期作者：崔连华罗艳芳[导读] 在我国中压配电网中，大多采用中性点非有效接地方式崔连华罗艳芳（国网山东省电力公司济宁供电公司山东济宁 272000）摘要：在我国中压配电网中，大多采用中性点非有效接地方式。
在配电网发生单相接地故障后，为防止引起严重的安全事故，要求快速地识别接地线路及精确地计算出故障距离，并对接地点予以排除，确保配电网的可靠性、稳定性，为此提出了针对配电网的单相接地故障选线问题。
本文针对PSCAD的故障选线方法开展了仿真验证，试验结果表明了该方法的正确性和适用性，为线路故障预防水平的提升提供有力支撑。
0 引言在配电网中，线路故障包括单相接地、两相短路、两相接地短路、三相短路、三相接地短路、断线等故障。
其中，单相接地故障发生几率最高，并且其余几类故障大多数情况都是由单相接地故障间接引起的，所以对其研究分析是非常重要的。
单相接地故障包括金属性接地故障和电弧接地故障，由于行波法不受运行方式的影响[1]，本节仅对中性点不接地系统的上述两类故障进行分析研究，包括故障特征分析,故障行波的产生，并在PSCAD/EMTDC软件中搭建电弧仿真模型。
1 PSCAD/EMTDC软件PSCAD（Power System CAD）是一个功能强大且灵活的与 EMTDC（ElectromagneticTransients including DC）电磁暂态仿真引擎对接的图形化用户界面 [2]。
PSCAD 允许用户以图形化的方式建立电路、运行仿真、分析结果，同时可线绘图、控制，仿真运行中改变系统参数，对正在运行的仿真结果进行可视化观测，极大的提高了电力系统仿真模型的建立及运行结果的可视化分析能力。
2 故障行波的产生对于中性点不接地系统而言，当单相接地故障发生时，不构成短路回路，故障电流较小，传统的阻抗法无法准确的计算出故障点到测量点的阻抗，无法满足现场对测距结果的精确度的要求。
基于小波理论的小电流单相接地故障分析
关键词 ： 电流 ； 地 故障 ； 小 接 小波 变换 ； 选线 ； 小波 分析
中 图分 类 号 ： ＴＭ７ ｌ １ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ Ｉ． ５ １２ ０ ） ２一 １７— ４ １０ ． ５ （ ０ ８ ０ Ｏ ０ ０ ４
Ａｎａｙｓｓ ｏ ｉ ｌ － ａ ｅ－ ｅ ｒ ｈ ｆ ｕ ｔｉ ｏｗ －ｕｒ ｅ ｒ ｕｎｄ ｎｇ ｐ ｌ ｉ ｆｓｎｇ ｅ－ ｐｈ ｓ －ｏ－ ａ ｔ ａ ｌ ｎ ｌ － ｒ ｎｔｇ ｏ ｔ ｃ ｉ ｏｗｅ ｒ ｓ ｓｅ ｓｂａ ｅ ｎ ｗａ ｅ ｅ ｒ ｎ ｆ ｒ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ ｖ ｌｔｔ ａ ｓ ｏ ｍ Ｓ ＯＮＧ ）ｎ — ｈ 。Ｗ Ｕ １ｏ ｇ ｃ ｉ Ｇｕｏ ｚ ｏ ｇ。ＴＵ ｅ ｙ ｎ —ｈ ｎ Ｘｕ — ｏ ｇ
确判 定 。
近 年来 ， 随着 电 网 自动 化 的 迅 速 发 展 ， 电 流 接 小 地 系统 单 相 接 地 故 障 以 及 十 天 的选 线 、 位 研 究 成 ［ Ｊ 定 ｒ电力 系统 的热 点 之 一 我 ３ ｋ Ｖ～６ Ｖ的 配 电 ０ｋ 网普 遍采 刚小 电 流 接 地 系 统 ， 类 接 地 系 统 一 般 包 此 一 括 中性 点 不 接地 系统 （ Ｓ 和 经 消 弧 线 圈 等 阻 抗 接 ＮＵ ） 地 系统 （ Ｅ Ｎ Ｓ硬 Ｎ Ｓ 。小 电流 接 地 系统 在 发生 单 相 Ｒ ）
基于DSP的自适应单相自动重合闸的研究
基于DSP的自适应单相自动重合闸的研究【摘要】介绍了采用数字信号处理器（dsp）实现自适应自动重合闸，根据电力线路工作和故障跳闸时采集的暂态量参数变化，利用bp 神经网络所构成的专家系统进行运算，从而确定是否重合闸，有效地解决了目前自动重合闸中合于永久性故障对电力系统造成的危害。
通过仿真试验结果分析，证明设计方案可满足实际要求。
【关键词】dsp；自适应重合闸；断路器；神经网络0.引言自动重合闸是保证电力系统安全供电和稳定运行的重要手段。
对于特高压输电线路发生单相接地故障的概率比较大，而接地故障主要有瞬时性故障和永久性故障，自动重合闸是针对瞬时性故障提高供电可靠性的一种有效措施。
当线路出现瞬时性故障时，继电保护使断路器跳闸，经过一定时间间隔后，自动重合闸装置arc （auto-reclosing controller）使断路器重新合上，以保证系统的安全供电。
瞬时性故障时，断路器跳闸后线路的绝缘性能（绝缘子和空气间隙）能得到恢复，重合闸能成功。
由于arc 无法判断故障是瞬时性还是永久性的，所以若重合于永久性故障时，将会使电力系统又一次受到故障电流的冲击，其危害超过正常状态下短路对系统的危害，因此判断故障类型是否正确决定了重合闸装置动作是否成功。
国内外学着做了大量的研究工作，出现了一些新的方法，如文献[1]利用相位判据，文献[2]利用暂态过程判据，还有其他的一些神经网络方法。
本文采用高速dsp作为数据处理核心，采用bp神经网络算法用于其中，提出了基于dsp的自适应单相自动重合闸。
建立特高压电网模型，通过大量的仿真试验表明了该方法的有效性和准确性。
1.自适应自动重合闸的基本思路提出了一种自适应自动重合闸，能有效的分辨故障类型从而提高合闸成功率。
其技术思路是在断路器跳闸和合闸前后用数字信号处理器（dsp）不断采样线路上各种暂态参数，再根据这些参数进行快速分析，然后确定重合闸是否重合[1]。
其工作流程如图1 所示。
小波包变换在单相高阻接地故障选相中的应用
小波包变换在单相高阻接地故障选相中的应用小波包变换能够进一步细分小波子空间，从而提高时域和频域的分辨率，可以分辨出电网中的故障。
发生单相接地故障时，经过小波包变换，故障相电流和零序电流高频系数模极大值在相同时间和位置的极性相同，非故障的相线高频系数模极大值与零序的高频系数模极大值极性相反，这可以用来作为选相检测的依据。
通过理论分析和ATP仿真验证了小波包变换在故障检测中应用的可靠性，为有效检测单相高阻接地故障选相提供了理论依据。
标签：故障检测；小波包变换；模极大值；ATP1 引言小波包变换能够聚焦并加以分析非平稳信号的任意细节。
因此，小波包变换被誉为“数学显微镜”[1，2]。
我国的配电网基本上采用的是小电流接地系统。
发生单相接地故障时，故障电压和电流变化量不明显，增加了接地检测的难度[3-5]。
本文的研究对象是配电网中性点不接地系统，根据单相接地故障后的特点，探讨了小波包变换在电力系统单相高阻接地故障选相中应用的可靠性。
按照利用信号的不同，小电流接地选线保护可分为主动式选线保护和被动式选线保护。
主动式选线保护需要增加额外的设备，经济性差。
被动式选线保护分为利用故障稳态信息保护和利用故障暂态信息保护两类。
对于谐振接地系统，稳态量保护并不适用。
由于故障瞬间暂态故障分量远大于稳态故障分量，受谐振接地运行方式的影响小，因此利用故障暂态信息保护的灵敏度较高。
本文对故障后的暂态信息加以利用而提出新的选线方法。
2 小波包变换的基本理论为了准确地获取故障选线方法主要选用的高频暂态电流和电压，小波包变换一方面不让噪声污染到选线结果，另一方面也要消除谐波或者工频信号的影响。
多分辨率分析在小波包变换中具有非常重要的地位。
假设函数为平方可积函数，即，多分辨率分析定义逐级逼近的极限为待分析的函数，对函数低通平滑后的结果即为每层的逼近，平滑函数在逐级逼近的同时也在逐级伸缩，以便用不同的分辨率来逼近原函数。
在信号中，很多重要的信号特征往往包含于信号的突变点，检测信号的变化有利于深入地了解其信号的特征。
浅析小电流接地系统故障选线 余陈刚
浅析小电流接地系统故障选线余陈刚发表时间：2018-03-14T10:28:57.077Z 来源：《电力设备》2017年第29期作者：余陈刚张丽秋[导读] 摘要：近年来随着社会的发展，人们对电能的要求越来越高，小电流接地系统的故障选线技术逐渐得到了相关工作者的关注与重视。
(太仓市供电公司江苏太仓 215400)摘要：近年来随着社会的发展，人们对电能的要求越来越高，小电流接地系统的故障选线技术逐渐得到了相关工作者的关注与重视。
所以，探究精确可靠性的故障选线技术意义重大。
在小电流的接地系统里，最为常见的故障为单相接地。
本文简要地对各种选线的理论与方案展开分析，得到相应的结论。
关键词：小电流接地系统；故障选线现阶段，我国的配电系统大量采取小电流的接地系统。
其中单相接地故成为最为寻常的故障。
因为对负荷的持续供电没有太多影响，所以不用马上跳闸。
然而，当出现单相接地的故障以后可能扩展为多点的接地短路现象。
这样，有必要对故障及时分析与研究，选择故障的接地线路，进而应用有效方式消除故障。
一、关于选线理论的具体研究（一）应用故障信号的稳态分量来选线第一，零序电流的幅值。
NUS(中性点不接地方式，下同)单相的接地出现短路的时候，故障线路中的零序电流最强。
因此，唯有经过零序电流的幅值多少对比来判断故障的线路。
然而这样的方式不会消除电流互感器不够平衡性，还受到电线长度、过渡电阻的影响，而且电力系统里还会有某一线路的电容电流超过其它的线路电容电流之和的可能。
在NES(经消弧线圈接地方式，下同)的系统里，因为故障发生时，消弧线圈其零序电流可以对系统的电容电流作补充，也可能有这样的状况。
第二，DDA的选线。
利用DDA的选线形式主要也是分析零序电流的变量,只是它又分析了小电流的接地系统所有的参数。
具体先确认故障相，再依据相关公式把各条馈线逐次进行电阻值的估算。
对于非故障的线路，接地电阻趋于无限大。
对故障的线路，可得到电阻的近似值。
基于小波变换与BP神经网络相结合的配电网单相接地故障定位方法_李振然
基于小波变换与BP 神经网络相结合的配电网单相接地故障定位方法李振然,贾旭彩,李滨(广西大学电气工程学院,广西南宁530004)摘要:提出一种基于小波变换与BP 神经网络相结合的方法来实现小电流接地系统单相接地故障定位。
由于利用暂态故障电流和暂态母线电压的模极大值的实部和虚部作为BP 神经网络的输入,提高了识别故障能力和可靠性,通过对BP 神经网络的特别处理,大大地减小过渡电阻对故障定位的影响。
仿真结果表明,该故障定位方法准确可靠。
关键词:小波变换; B P 神经网络; 单相接地; 故障定位中图分类号:TM711 文献标识码:A 文章编号:1003-4897(2004)09-0024-030 引言我国10~35kV 配电网一般为小电流接地系统,单相接地时不会形成短路回路,故障线路流过的电流为所有非故障线路对地电容电流之和,数值很小。
对中性点经消弧线圈接地的配电网,故障线路的故障电流经感性电流补偿后数值更小甚至反相。
而系统的线电压仍然是对称的,不影响对负荷的连续供电。
规程规定可以继续运行1~2小时,但随着馈电线的增多,电容电流增大,长时间运行就容易使单相接地变成多点接地短路,弧光接地还会引起全系统的过电压,损坏设备,破坏系统的安全运行,所以必须及时找到故障线路和故障地点。
由于单相接地的稳态故障电流比较小,有可能接近于或低于电流互感器容许电流的下限值,测量误差较大。
同时,稳态故障电流在数值上可能与零序电流滤过器的不平衡电流值接近,很难区别。
对经消弧线圈接地系统,由于感性电流补偿,使故障线路稳态故障电流更小,甚至出现反相,给故障选线增加困难。
小电流接地系统单相接地时故障电流的暂态分量比稳态故障电流大几倍甚至更大,而且暂态量的频率比较高,消弧线圈接近开路,补偿感性电流对暂态分量的影响比较小。
小波变换从暂态故障电流中提取故障特征可显著地提高故障选线的精度和可靠性,已成功地用于故障选线[1~4]。
中性点不接地系统单相接地的故障定位比故障选线更困难,关键问题有两个:一是稳态故障电流比较小;二是如何克服单相接地时过渡电阻对故障定位的影响。
低压配电网单相接地故障选线方法的研究
补 偿 度 取 为 １ 。 本 文 采 用 Ｍ ｔ ａ ６ ５ 的 ０ ａ ｌｂ ． 下
换 不 能 对 信 号 同 时 进 行 时 频 局 部 化 分 析 的 缺 Ｓ ｍ １ ｎ ５ ０ 的 Ｐ Ｂ 块 系 统 对 小 电 流 接 地 ｉｕ ｉｋ ．中 Ｓ模
点，可 以对 信号进行精 细分析 。小波对剧 烈 变 化的信 号非常敏感 ，因此信 号的突变点投 影 到 小 波 域 中 ， 将 对 应 于 小 波 变 换 系 数 模 的
性 较 差 ； 同 时 ，正 则 性 增 加 ， 频 域 局 部 性 变
行故障选 线的原理 。通 过在Ｍ Ｔ Ａቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ中仿 真分 ＡＬ Ｂ 析验证 ，该算法是现 实可行 的，结果是令 人
满意的。
好 。 在 实 际 应 用 过 程 中 根 据 侧 重 点 的 不 同 选
择 合 适 的 小 波 。 本 文 选 用 ｄ ｌ 小 波 ， 并采 用 ｂ５
２ ０ ． ６（） ０５ ４．
的功 能。小波变换 用于检测 信 号的奇 异性是 小波 理 论 一 个 很 重要 的应 用 。 ２ ２小波函数的选择 ． 目前 并 没 有 一 个 公 认 的 原 则 来 选 择 小 波 函 数 ， 实 际 中 的 主 要 根 据 是 用 小 波 分 析 方 法 处理 信 号 的 结 果 与 理 论 结 果 的 误 差 来 判 定 小
微 。也 就 是 说 ，对 于 中 性 点 不 接 地 系 统 和 中 分 量 几 乎 没 有 什 么 区 别 。 因 此 ，本 文 只 建 立 中 性 点 经 消 弧 线 圈 接 地 系 统 的 模 型 ，而 不 用
着 丰 富 的 故 障 信 息 ， 又 因 为 故 障 时 的暂 态 过 性 点经 消弧线圈接地 系统 ，其故障后 的暂态
中性点不接地系统单相接地故障的分析与对策
运行经验表明，配电系统中的单相接地（SPG）故障占各类接 地故障的大多数。中性点不接地系统在中低压配电网中得到广泛应 用，由于其在发生 SPG 故障时故障电流小，线电压对称，负荷可 连续运行 1-2h。然而，由于故障相对接地电压为 0（金属接地）， 相对接地电压的声音增加到 。如果在短时间内不选择，可能导致 相间故障，造成更严重的三相短路故障。因此，准确识别故障线路 对配电系统的安全稳定运行具有重要意义。在现有的配电网故障选 线研究中，由于难以直接从时域分析配电网故障，基于各种等效变 换（如小波变换、s 变换、希尔伯特 - 黄变换等）的研究成为热点。 近年来，由于人工智能技术的发展，许多智能算法也被用于配电网 SPG 故障选线。然而，这些选线方法只注重信号处理，缺乏对系统 故障本质的特征分析，算法复杂，实际工程应用较少。
关键词：中性点不接地；单相接地故障；稳态建模
在中性点高电阻接地系统中，小电流可以最大限度地减小电弧 对电器的危害，降低人身安全。此外，通过消除单相接地故障引起 的瞬时电压跌落，降低变换器和电机驱动器产生的零序谐波电流， 电能质量得到改善。中性点不接地系统具有同样的优点，但也存在 暂态过电压问题。在这种情况下长时间运行，容易形成两相接地短 路，间歇性电弧接地故障会导致整个电力系统产生过电压。此外， 电力供应被破坏。
在电力系统暂态分析中，为了将耦合的三相系统解耦为三个独 立的模网络，引入了 Karrenbauer 相位模式变换：
其中， 电压或电流，
是一个坐标变换矩阵。
是三相
对应于 U 或 I 的 0,1,2 模分量。 联立电压方程式：
得到：
其中，
是三相系统（假设系统线是对称的）
的阻抗矩阵。Zs 是各相的自阻抗，Zn 是各相的互阻抗。Zm 是模
基于DSP的小电流接地系统单相接地故障选线技术研究
水利水电出版社．
紧支集三次样条小波相应 的滤波器传递函数 为； Ｈ（ ） ｅ ［ｏ （／ ）。 ∞ ＝ 。ｃｓ∞ ２］；
Ｇ（ ）＝ ４ 。ｉ（ ／ ） ∞ ｓｎ ￣ ２ ｌ
２ 杨福生． 小波变换的工程分析与应用［ ． Ｍ］科学出版社． ３ 李刚、 林凌． Ｍｓ ２Ｆ ｏＤ Ｐ结构、 Ｔ ３ｏ ２６ ｓ 原理及应用［ ． Ｍ］
１ ０
矿 业 科 学 技 术
２０ 年第 ４ ０６ 期
工作过程 ｌ 系统加 电后 ， ＭＳ ２Ｆ ０ 复位 ， Ｔ ３０ ２ ６ 程序存储器内容 自动加至片内 Ｒ Ｍ ， Ａ 采集到的模 拟量经过滤波 、 放大、 采样、 保持 、 量化及编码后送
续的尺度上计算 出离散二进小波变换的一致模极
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基于 Ｄ Ｐ的小电流接地系统单相接地故障选线技术研 究 Ｓ （） ２ ５ ３ 位算术逻辑单元／ 累加器 Ｉ ’ （） ６ ６ １ 位定时器、 软件实现等待状态发生器、
时钟发生器、 通用 Ｉ 口、 ／ Ｏ 同步串口、 异步串口Ｉ
９
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———— Ｉ ’
口一 ／／／耕Ｉ ， 丰ｌ１’ ｌ。 … Ｉ ／／／／ ／／／
图 １ 小电流接地系统一次接线
现有的选线原理分别基于故障信号 的稳态分
量、 障信号的暂态分量 、 故 故障信号的谐波分量、 注 入信号 。选线装置采用单片机对故障信号进行分 析， 由于单片机运算速度有限 ， 多采用持续时间较
基于小波变换的故障诊断方法
未来研究方向与展望
深入研究小波变换的理论基础，进一步优化小波基函 数的选择和变换算法，提高故障特征提取的准确性和
可靠性。
输标02入题
结合深度学习等人工智能技术，构建更加智能化的故 障诊断系统，提高故障诊断的自动化和智能化水平。
小波变换在信号处理中的应用
在信号降噪方面，小波变换可以将 信号中的噪声分量分离出来，从而
实现降噪处理。 在信号压缩方面，小波变换可以将 信号中的冗余分量去除变点等特征，用
于故障诊断等应用。
小波变换在故障诊断中的优势
小波变换可以分析非平稳信号，适应于故 障信号的非线性和非平稳性。 小波变换可以提取信号中的细节信息，有 助于发现微小的故障特征。 小波变换具有多尺度分析能力，可以在不 同尺度上分析故障信号，从而更全面地了 解故障情况。 小波变换计算量相对较小，可以实现快速 故障诊断。
01
03
拓展小波变换在故障诊断领域的应用范围，将其应用
针对复杂环境和多因素干扰下的故障诊断问题，研究
于更多领域和场景中，为工业生产和设备运维提供更
04
更加鲁棒和自适应的小波变换算法，提高故障诊断的
加可靠和高效的技术支持。
抗干扰能力和适应性。
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小波变换是一种信号处理方法，能够提供信号的时频分析，适用于非平稳信号的处 理。在故障诊断中，小波变换可以用于提取信号中的故障特征，为故障诊断提供依 据。
研究意义
解决传统故障诊断方法的局限性
传统的故障诊断方法往往基于傅里叶变换，只能提供信号的频域分析，无法处理非平稳信号。小波变换的引入可以弥补 这一缺陷，提高故障诊断的准确性和可靠性。
基于小波变换的小电流接地系统单相接地
（ 原供 电分 公 司 ， 山 西 太 原 太 ００１） ３ ０ ２
摘 要 ：利 用 小波 变换提 取 故 障 时的暂 态电量信 息 ，构造 出 了基 于小 波 变换 模极 大值 奇 异性检 测 原
理 的新 型选 线判 据 ，并通 过 典型 的 １ Ｖ 仿 真 算 例 ，验 证 了该 方 法 的 可行 性 ，仿 真 结 果表 明 利 ０ｋ 用 小波分 析理 论 对 电力 系统 故 障暂 态信 号特征 提 取 处理 是行之 有 效 的方 法 。 关 键词 ：小 电流接 地 系统 ；故 障选线 ；小波 分析 ；仿 真
响 对负荷 连 续供 电 ，故不 必 立 即跳 闸 ， 《 西 电力 山
暂 态 电流所 确定 ，其 幅 值 同时与 初始 相角 有关 。当
故 障发 生在 相 电压接 近 于最 大值 的瞬 间时 ，电容 电
流 有 最大值 ，当单 相接 地故 障发 生在 相 电压 瞬时值
为 零 的附 近时 ，则 电容 电流 的暂 态分 量很 小 。
时 间短 ，约为 ０ ５ １ ０个工 频周 波 。 ．～ ．
配 电网 出现单 相接 地故 障 时 ，其 暂态 过程 存在 着 丰 富的故 障信 息 ，又 因为 故 障时 的暂态 过程 不受
接 地 方式 的影 响 ，即中性点 不 接地 系统 和 中性 点经
消 弧 线 圈接地 系统 故 障时 的暂 态过 程基本 相 同 。因 此 ，利用 暂态 分量 可实 现故 障选 线 。
路大。
１ 基 于小 波 变 换 的 小 电 流 接 地 系 统 中 单 相 接 地 故 障选 线
小 波变 换是 把 １ 信号 分 解成 不 同尺 度 和位 置 个 的小 波 之和 ，利 用合 适 的小 波 和小 波基 对 暂态 零序 电 流 的特征 分量 进行 小 波变 换后 ，易看 出 故 障线路 上 暂态 零序 电流特 征分 量 的 幅值包 络线 高 于非 故 障 线 路 ，且其 特 征分 量 的相 位 也 与 非 故 障线 路 相 反 ，
配电线路接地故障波形特征分析与研究
1 接地故障原理分析及波形特征研究 小电流接地系统包括中性点不接地系统，中性
点经高阻接地、中性点经消弧线圈接地系统。尤其 是中性点经消弧线圈接地具有接地故障电流小、不 易燃起电弧等原因，造成了故障电流变小的特点， 给故障选线和定位装置提出了技术难题。
信号处理技术的发展，暂态录波故障指示器安装密 度不断提高，采集信息密度也越来越高，为故障判 断提供了更多的可能性。 1.1 接地故障原理分析
图1 接地放电示意图
在发生单相接地的瞬间，故障相的对地电容会 对接地点放电，从而产生一个放电的电流脉冲（图 1），该放电脉冲具有以下特点 ：在接地故障的瞬 间，接地点出现一个频率很高幅值很大的暂态电流， 暂态电流分量的幅值比流过同一点的电容电流的稳 态值大几倍到几十倍 ；在接地瞬间故障相电容电荷 通过故障相线路向故障点放电，而故障线路分布电 容、分布电感和电阻对高频率的暂态分量具有衰减 性 [4] ；由于所有非故障线路的暂态电流均流向故障 线路，经故障点回到大地，导致故障线路从变电站 到故障点之间的暂态电流幅值最大（图2）；故障线 路中故障段（从故障点到变电站之间的线路，即故 障上游）上采集到的零序暂态信号第一个脉冲极性 与非故障段（非故障线路、非故障分支和故障下游）
2019.4 EPEM 31
电网运维 Grid Operation
图2 三相电流波形
图3 零序电流
采集到的零序暂态信号第一个脉冲极性相反。从波 形上看就是不相似（图3）。 1.2 波形典型特征分析
按照放电原理可知，接地故障波形特征包括 ： 电压（电场）有效值的趋势，有唯一下降电场为故 障判定依据 ；0序电流变化，在1000欧姆以下的接 地有4A 以上的0序电流产生 ；故障相电流突变波形， 其突变波形可对比0序电流波形做参照，也可以作为 二选一的判定条件 ；突变波形在突变点的峰值、暂 态突变方向、变化率和震荡周期均与线路放电环境 相关。 .3 接地故障波形判定方法研究
基于小波变换的配电网单相接地故障选线的研究
ａ ｃ ｒ ｔ ｌ ｔ ｇ ｔ ｅ ａｆ ｎ ｔ ｎ ｉ ｕ ｃ ｕ ａ ｅ ｅｅ ｉ ｈ ｍ ｌ ｃ ｉ ｃ ｃ ｉ ｃｎ ｕ ｏ ｒ ｔ．
ｆ ｕｔ ｃｒ ｕｔ ｓ ｌｃ ｉ ａ ｌ ｉ ｉ ｅｅ ｔｏ ｃ ｎ； ｗａ ｅｅ ｔ ａ ｓ ｏ ｍ ； ｎ ｎ ｖ ｌｔ ｒ ｎ ｆ ｒ Ｏ —
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纂一 小
孙霞 ’ 董亚莲
１ 安 徽 理 工 大学 ．
Байду номын сангаас２ 昆船 研 究院 ．
换 的 电
单 相接地故障选 线的研 究
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１ 引言
小 电流接地 系统 发生 单相接地 故 障时 ， 电路
中产生零序 电流和 零序 电压 ，利用 Ｍ Ｔ Ａ Ａ Ｌ Ｂ自
带 的 小 波 工 具 箱 对 零 序 电 流 进 行 分 析 ， 可 以
２． 小波 基本 理论 １
小 电流接 地 系统包 括 中性 点不 接地 系 统 、 中性 点 经 消 弧 圈接 地 系 统 和 中 性 点 经高 阻 接 地 系统 。 这 种 系 统 容 易
小 波 变 换 所 谓 “ ” 即 在 时 域 小 ， 上 具 有 紧 支 集 或 近 似 紧 支 集 ；所 谓 “ ” 即波 动 性 ，直 流 分 量 为 零 。 波 ，
相 反 ，且为非故障线路零序 电流突变 对故障 信号进行分析 ，若模极大值点 路 ；若极 性 部相 同 ，则 为母 线故障 。 三相感性无功功率为 ２ ｅ ５ ６乏 ，三相容
综述︱小电流接地系统单相接地故障选线方法综述
综述︱小电流接地系统单相接地故障选线方法综述福州大学电气工程与自动化学院的研究人员姜健、鲍光海，在2015年第12期《电气技术》杂志上撰文指出，中性点经消弧线圈接地是小电流接地系统方式之一，这类系统随着消弧线圈补偿程度与接地电阻的不同具有不尽相同的故障信号，是目前选线的难点。
本文根据现有研究，总结了小电流接地系统单相接地故障选线方法，对近几年基于暂态量选线的方法进行详细阐述和归纳，结合配电网的现实情况以及今后的研究方向提出了几点意见。
智能配电网作为智能电网的核心部分之一，其中故障选线技术作为保证配电网安全可靠稳定运行的基础性工作，具有重要现实意义[1]。
我国6-66kV中压配电网的中性点一般采用小电流接地系统，具体包括：中性点不接地系统（neutral ungrounded system, NUS），中性点经消弧线圈接地，即谐振接地系统（neutralresonant-grounded system，NES）和中性点经高阻接地系统（neutralresistor-groundedsystem，NRS）。
当配电网某一相发生接地故障时，不构成短路回路，且接地点的故障电流小，故这类系统称为小电流接地电系统[2]。
这类接地方式特点有：①故障稳态信号微弱。
小电流接地系统发生单相接地故障时产生的是系统对地电容电流，数值小。
经消弧线圈补偿后（过补偿、欠补偿、完全补偿），数值更小。
②单相接地情况复杂，受电弧影响大。
单相接地故障可分为：直接接地、经高阻接地、电弧接地以及雷击放电接地。
单相接地往往伴随着电弧现象，而电弧又是典型的暂态过程。
③故障暂态特征复杂，随机性强。
故障电压和电流在暂态过程中有着丰富的特征量，并且不受消弧线圈的补偿的影响。
但是暂态信号特性复杂，在不同的故障发生条件下，暂态量信号又有所差异。
由于上述技术难题，中性点谐振接地接地系统，基于故障稳态量的选线方法存在不可避免的缺陷。
因而对于谐振接地系统基于故障暂态量的选线方法成为了许多相关学者的研究重点。
基于小波理论的小电流接地系统单相接地故障选线仿真
解得 ：
ｉ＝Ｕｍｏ Ｃｅ咄 ｓｎ ｔ— Ｕ ｔ Ｃｓｎｏ ｔ０ ｉ ｗ０ ｏ ｉ ｔｔ＝
，，
ｕ Ｃ 一 ｅ ８ｉｔ ￡ ｓ ∞ ） ｍ （０ －８ ｏ 一 ｉ ￣ ｔｎ ｏ － ｏ ｎ
（） ２
Ｍ Ｍｋ ， ／ ≥Ｋ 那么可以判定线路 是故障线路（ 故障
发生在母线上时， 所有线路都应该被切 除， 即相 当 于所有线路都是故障线路 ， 故上述选线过程不会引 起误动） 如果 Ｍ ＜Ｋ， ； 可以判断为母线故障． 阈值
５
０
ａ ａ
０
一
ａ
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Ｚｌ
２Ｚ
２３
Ｚ４
２５
ｔｍ ／ｓ
图 ４ 各线路 Ｃ相暂态 电流模极大值
２ ２软 件 设计 ．
图 ２ 小 电流接地 系统仿真结构模型
１ 主 程序设 计 框 图 ）
假设线路 １ 在距母线 １ ｍ处发生 Ｂ相金属 ０ｋ
主程序设计框 图如图 ５ 所示． ２ 故障选线单元流程框图 ） 当程序判断出发生故障 ， 并在采样单元采完足
我国现在 的选线装置在理论上多采用零序 电 流高次 （ 以五次 为主 ） 波原理来实现故 障选线 ， 谐 首半波法 、 有功分量法及其他选线手段均有使用． 但是 ， 由于装置要使用 的谐波分量在信号中所 占的 比例较小 ， 难于分离和提 取 ， 负荷的谐 波干扰使基 于谐波原理的装置在实际运行 中出现误判 、 错判的
作者简介 ： 张柳芳 （９４一）女 ， １７ ， 河南省邓州人 ， 平顶 山学 院电气信 息工程 学院副教授 ， 硕士 ， 主要研究方 向： 电气安全 、 能电气控制 智
第２ 期
张柳芳 ， 赵志敏 ： 基Ｔｔ波理论 的小 电流接地系统单相接地故 障选线仿 真 Ｊ ，
基于频谱分析的小电流接地系统单相接地故障选线研究
了零序暂态 电流呈容性 的特征频带 Ｓ Ｂ， Ｆ 提出利用小波变换提取 Ｓ Ｂ频段 内暂态零 序电流 电压 ， Ｆ 实现小电流接地 系统单相接地故障线路判别。 关键词：小波变换 ；容性；单相 接地故障 中图分类号：Ｔ ２ Ｍ７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０ —０ ０２０ ）６０ ５—４ ０ ５１９ （０ ７０ ．３ １ ０
故 障数学 模型 也有待 提 出。在 这些基础 研究 取得进 步 的基础 上得 到具有 普遍意 义 的故障暂态特 征 ，才
ｇ ｏ ｄ ｎ ｙ ｔｍ ． ｒ ｕｎ ｉ ｇ ｓ ｓｅ
由于 小 电流 接 地 系统 拓 扑 结 构 多 变 性 的 自身
特 点 ，以及 发生单 相接地 故障 时 ，故 障 电流 小 ，并 且 经 电磁 干扰污 染 ，导致 获得 的信号严 重 失真 ，造
自动化 分专委 会 已有清 楚共识 ，认 为 “目前 尚无 准
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第 ２ 卷第 ６ ６ 期 ２０ ０ ７年 １ ２月
ห้องสมุดไป่ตู้
辽 宁 工 学 院 学 报
Ｊ ｕ ａ ｆＬｉ ｏ ｉ ｇＩ ｓ ｔ ｔ ｆＴｅ ｈ ｌ ｇ ｏ ｒ ｌ ｏ ａ ｎ ｎ ｎ ｔ ｕ ｅｏ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｎ ｉ
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成 小 电流 接地 系 统 单 相接 地 故 障 选 线 问题 一直 没
有 很好地解 决 。最初 的故 障选 线方 法是 逐条线路 拉
线监 视零序 电压有 无 ，虽 可保证 正确性 ，但速度 慢 且对 供 电可 靠性 极为不利 。后续提 出的多种故 障选
线 原理 ，如利 用注入信 号选线 、利 用故 障信号稳 态 分量 选线 、利用 故 障信 号 暂态 分量选 线 ｌ，方法 多 ｌ 】
基于行波检测电力系统单相接地故障
基于行波检测电力系统单相接地故障摘要:本文利用小波变换对系统接地故障进行诊断，使用单端行波法的测距原理来实现单相接地故障点快速定位，并设计了单相接地故障定位系统能够检测到行波波头信号，具有较高的精度，成本低，具有较好的实用性和广阔的应用前景。
关键词：行波法，输电线路，单相接地故障，定位系统一、小波变换对线路接地故障的诊断由故障点所产生的初始行波到达两侧检测点时信号将“突变”，对该信号实施小波变换，将出现模极大值，根据模极大值点来确定故障行波到达两侧的时间( 和 )，以确定故障距离。
通过理论分析和仿真实验发现：故障信号的故障点和在正常电流、电压信号的极大值处，其小波变换都会出现极大值。
由理论分析和仿真表明，由正常信号产生的小波变换模极大值远小于由故障信号所产生的小波变换模极大值，故可通过设置各电气量小波变换模极大值的门限值。
我们认为：1.当被测信号小波变换的模极大值小于门限值时，此时系统运行正常。
2.当被测信号小波变换的模极大值超越门限值时，利用模极大值点来检测信号奇异点；若存在奇异点，认为可能有故障发生；若无奇异点，越限的模极大值点由噪声产生。
二、输电线路单相接地故障定位方法的研究根据故障的测距原理，现有的故障测距方法有两种：阻抗测距法和行波测距法。
阻抗测距法受互感器误差、线路结构不对称、零序参数沿线路分布不均匀等因素影响，测距精度很差，难以满足输电线路故障测距要求。
因此，本文采测距原理简单、运算过程简洁，不受线路类型、过渡电阻、负荷电流及两侧系统等因素的影响，测距精度较高，而且成本较低的单端行波测距法。
电信号(电流、电压信号)在沿导线传输过程中，由于分布电感、电容和电阻的存在，导线上各点的电信号有一定的滞后，离起点越远，电压波和电流波到达的时间越晚。
这样，电波在线路上以一定的速度传播开来，从而形成行波[1]。
利用行波法实现输电线路故障测距是建立在下述基础上的：行波在输电线路上有固定的传播速度约等于光速，一般为。
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摘 要 ： 要 研 究 电 力 系统 小 电流 接 地故 障选 线 问题 中交 流信 号 的采 集 与 处 理 。 用 Ｔ 公 司 主 选 Ｉ
的 高速 Ｄ Ｐ Ｔ Ｓ ２ Ｌ ２ １ （５Ｍ）在 信 号 处 理 上 采 用 ７ Ｓ Ｍ ３０ Ｆ８ ２ １０ ， ２点 采 样 的 差分 傅 里 叶 算 法 ， 在 并 线 选 算 法 中利 用 小 波 分 解 得 到 零 序 电压 、 电流 的 暂 态量 来 辅 助 选 线 ， 好 地 解 决 了 交流 信 很 号 采 集 与 处理 问题 ， 时新 的 选 线 算 法 大 大提 高 了选 线精 度 。 同
我 国电力 系统按 照 中性 点接 地方式 的不 同可 划
对 于小 电流接地 系统 ， 当发 生单相 接地故 障 时 。
仍 能保证 线 电压 的对 称性 ， 相 电压 为原 来 的 、丁 但 ／
倍 。为不影 响对 负荷 的连续 供 电 ， 可不 必立 即跳 闸 ，
分为 两大类 ： 电流接 地方式 和小 电流 接地 方式 。 大 简 单 地说 大 电 流接 地 方 式 就是 指 中 性点 有 效 接 地 方 式 ， 括 中性 点直 接接 地和 中性点 经低 阻接地 等 ； 包 小
ｇ ｕ ｄｎ ａ ｕ ｃｉ ｉ ｅ ｃ ｏ ． ｓ ｄ ｈ Ｓ ＭＳ ２ Ｌ ２ １ （ ５ Ｍ） ｈｃ ｅ ｎ ｓ ｏ ｔ Ｉ ｃ ｍ ａ ｙ ｒ ｎ ｉ ｍ ｆｎ ｔ ｎ ｗ ｒ ｓｌ ｔ ｎ ｏ ｇ ｌ ｏ ｅ ｅ ｉ Ｗｅ ｕ ｅ ｔｅ Ｄ Ｐ Ｔ ３ ０ Ｆ ８ ２ １０ ｗ ｉ ｂ ｌ ｇ ｈ Ｔ ｏ ｐ ， ｈ ｏ ｔ ｅ ｎ
关 键词 ： Ｍ ３ ０ Ｆ ８ ： 值 信 号处 理 ； 流信 号采 集 ； 里 叶分 解 ； 波 分 解 ＴＳ ２ Ｌ２１ 数 ２ 交 傅 小 中 图分 类 号 ： Ｐ ０ ￣ Ｔ ２ ６． ３ 文 献标 志码 ： Ｂ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｆＳ ｎｇ ｅ ｈａ ｅ Ｇｒ ｕｎ ｉ －ｆ ｕ ｔＢａ ｅ ｎ Ｐ ｎ Ｗ ａ ｅｅ ａ ｓ ｏ ｍ ｓ ａ ｃ ｏ ｉ ｌ－ｐ ｓ ｏ ｄ ｎｇ ａ ｌ ｓ ｄ ｏ ＤＳ ａ ｄ ｖ ｌｔＴｒ ｎ ｆ ｒ
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文章编号 ：０ １９ ４ （０ ７０ —０ ９０ １０ —９ ４２ ０ ）５００ —４
基 于 Ｄ Ｐ和小 波变换 的单 相接 地故 障研 究 Ｓ
吴春 林 ， 吴 凯 ， 江 明 ， 陈其 工
（ 徽 工 程 科技 学 院 电 气传 动 与 控 制 安徽 省高 校 重 点 实 验 室 ， 湖 ２ １ ０ ） 安 芜 ４ ０ ０
Ｋｅ ｒ ｓ Ｔ ３ ０ Ｆ ８ ２；ａａ ｓｇ ａ ｒｃｓｉｇ （ Ｓ ；ｏｌｃｉｎ ｆｒＡＣ ｓｇ ａ ；Ｆ ｗａｅｅ ｅ ｏ ｏ ｉｏ ｙ ｗｏ ｄ ： ＭＳ ２ Ｌ ２ １ ｄ ｔ ｉ ｌｐｏ ｅｓｎ Ｄ Ｐ）ｃ ｌ ｔ ｏ ｉ ｌ Ｆ Ｔ； ｖ ｌｔｄ ｃ ｍｐ ｓ ｉｎ ｎ ｅ ｏ ｎ ｔ
电流接 地方式 就是 指 中性点非 有效 接地 方式 。包括
继续 运 行 （ ￣ ） 。因此 ， １２ ｈ 大多 数 配 电 网均采 用 中性
点 不 直接接 地 系统 ， 即小 电流 接地 方式 。 电流 接地 小