消弧线圈接地选线方法研究讲解
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毕业设计内容和要求
理解配电网的中性点接地方式和它们各自的特点，以及消弧线 圈的工作原理、作用和特点
熟悉预调式消弧线圈接地电网中稳态零序电流的分布和特点 熟悉小电流接地选线的各种原理，并提出适合于预调式消弧线
圈接地电网中稳态零序电流分布特点的选线算法 用由MATLAB软件工具搭建预调式消弧线圈接地电网仿真产生
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故障前的零序电流和零序电压都是零，所以故障前所有线路 的能量为零。故障后故障线路的能量恒小于零，而健全线路 的能量恒大于零，且故障线路能量幅值等于所有健全线路和 消弧线圈之和。该能量函数本质上是瞬时功率的累积，有功 分量的积分呈发散状。据此可以判断出故障线路。
中性点经大电阻接地 特点：单相接地电弧能够瞬间自行熄灭，供电的可靠性好， 但是安全性差
中性点直接接地 大电流接地系统
中性点经小电阻接地 特点：需要断路器遮断单相接地故障，而且供电的安全性很 高，但是供电的可靠性差
3
第一章 绪论
消弧线圈的分类和工作原理
预调式消弧线圈：是针源自文库于感抗调节慢的自动调谐消弧 线圈。在接地故障发生前，调整消弧线圈靠近谐振点运 行，在此条件下为使中性点的位移电压不大于15%额定 电压，中性点将出现很高电位。串接阻尼电阻是为了限 制中性点的高电位。 随调式消弧线圈：是针对于感抗调节快的自动调谐消弧 线圈。在电网正常运行时，将消弧线圈的感抗值调节至 远离线路对地容抗值，消弧线圈远离谐振点运行，中性 点电位很低，无需再串接阻尼电阻。
13
第三章 选线原理综述
有功分量法
判断依据：对于中性点经消弧线圈接地系统，消弧线圈不能 补偿零序电流有功分量，基于以上前提条件，有功分量法的 基本原理是：提取各条线路的零序有功分量，非故障线路的 零序有功分量方向由母线流向线路，大小等于线路本身的有 功损耗电流值；故障线路的零序有功分量方向由线路流向母 线，大小等于非故障线路的零序有功分量和消弧线圈的零序 有功分量之和。利用零序有功分量的相对大小和相位关系就 可以确定故障线路。
整体评价：有功分量法的故障信息同样是不够突出。受CT不 平衡、线路长短、过渡电阻大小的影响也较大。并且，由于 三相电容平衡引起“虚假有功电流分量”对有功分量算法的 影响较大。
14
第三章 选线原理综述
能量函数法
判断依据：对系统故障后的全部过程均以能量观点来解释。 定义线路零序电压与零序电流乘积的积分为能量函数：
6
第二章 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障分析
变压器中性点经消弧线圈接地电网单向漏电故障等效电路
7
第二章 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障分析
正常运行时，各相电压对称，中性点O对地电压为零，
消弧线圈L中没有电流流过。发生单相接地故障后，对
于非故障相来说，其电容电流的大小和分布与中性点不
接地系统是一样的，仍有 3 I 01 j3U 0 C1 。与中性点不 接地系统的不同在于，在接地电感L处增加了一个电感
12
第三章 选线原理综述
注入信号法
判断依据：外部注入信号法和前述的利用故障线路的本身信 息进行选线是截然不同的，它是通过电压互感器的二次侧向 一次侧注入某一频率的信号，通过检测返回来的信号来判断 故障线路，这种方法不依赖于故障本身的微弱信号，而是主 动地注入一个选线信号，思路上是先进的。根据注入信号的 种类又可将其分为注入单频信号法和注入变频信号法。 整体评价：第一、注入信号的功率不够大，变换到高压侧的 注入信号非常微弱，很难准确测量；第二、非故障线路中也 会有注入频率的对地充电电流，在故障电阻较大情况下，故 障线路与非故障线路上的信号差异不明显；第三、需要附加 信号装置，实现困难，可靠性差。
的零序电流信号，来验证自己分析和设计的准确性 撰写论文
1
论文的结构和内容
1. 绪论 2. 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障分析 3. 选线原理综述 4. 基于MATLAB的谐振接地系统单相接地故障仿真 5. 总结与展望 6. 致谢 7. 翻译部分
2
第一章 绪论
中性点不接地 小电流接地系统 中性点经消弧线圈接地
电流：
I L U0
j L
从接地点流回的总电流为： I f I L I C
由于 I L和I C 相差180o，因此，I f 将因消弧线圈的补偿而
减小。
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第二章 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障分析
对于消弧线圈的选取，电网运行中有补偿度P的概念： P IL IC IC
(1)完全补偿(P=0) ，电流谐振回路刚好在谐振点运行，电容 电流与电感电流完全抵消。但电网在此种方式下运行会产生 谐振过电压，因此在实际应用中不采取完全补偿方式。 (2)欠补偿(P<0)，经过补偿的接地电流仍然是容性的。当系 统中某个元件被切除时，也有可能会出现完全补偿的情况， 因此一般也不予采用。 (3)过补偿(P>0)， 发生单相接地故障时，接地电流为感性， 因为不会引起谐振过电压，所以获得广泛应用。
4
第一章 绪论
选线保护的概念： 选线保护是针对非有效接地电网单相接地故障，通过某 种技术和装置自动地从连接在同一母线的多条线路中识 别出发生故障的线路，并给出判断结果的功能。
选线保护的难点： 故障信号微弱 随机因素影响的不确定 干扰大、信噪比小 稳定故障电弧的影响
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第二章 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障分析
9
第三章 选线原理综述
基于故障信息稳态选线法
零序电流比幅法 零序电流比相法 群体比幅比相法 五次谐波分量法 负序电流法 有功分量法 能量函数法
10
第三章 选线原理综述
基于故障信息暂态选线法
首半波法 小波分析法 暂态能量法
其它方法
拉线法 注入信号法
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第三章 选线原理综述
五次谐波分量法
判断依据：中性点经消弧线圈接地系统中的消弧线圈参数是 按照基波整定的，即有L 1/ C 和 5L 1/ 5C ，消弧线 圈对五次谐波的补偿作用仅相当于基波时的1/25，所以可忽 略消弧线圈对五次谐波产生的补偿效果，因此零序电流五次 谐波分量在中性点经消弧线圈接地系统中有着与中性点不接 地系统中零序电流基波无功分量相同的特点，再利用前述原 理，即可解决中性点经消弧线圈接地系统的选线问题。 整体评价：由于五次谐波在零序电流中的整体含量较小，会 受到CT不平衡电流和过渡电阻的影响，而且电网中存在整流 设备等谐波源，在故障时故障线路和非故障线路都向系统送 出谐波电流，这样就有可能造成误判。
理解配电网的中性点接地方式和它们各自的特点，以及消弧线 圈的工作原理、作用和特点
熟悉预调式消弧线圈接地电网中稳态零序电流的分布和特点 熟悉小电流接地选线的各种原理，并提出适合于预调式消弧线
圈接地电网中稳态零序电流分布特点的选线算法 用由MATLAB软件工具搭建预调式消弧线圈接地电网仿真产生
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故障前的零序电流和零序电压都是零，所以故障前所有线路 的能量为零。故障后故障线路的能量恒小于零，而健全线路 的能量恒大于零，且故障线路能量幅值等于所有健全线路和 消弧线圈之和。该能量函数本质上是瞬时功率的累积，有功 分量的积分呈发散状。据此可以判断出故障线路。
中性点经大电阻接地 特点：单相接地电弧能够瞬间自行熄灭，供电的可靠性好， 但是安全性差
中性点直接接地 大电流接地系统
中性点经小电阻接地 特点：需要断路器遮断单相接地故障，而且供电的安全性很 高，但是供电的可靠性差
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第一章 绪论
消弧线圈的分类和工作原理
预调式消弧线圈：是针源自文库于感抗调节慢的自动调谐消弧 线圈。在接地故障发生前，调整消弧线圈靠近谐振点运 行，在此条件下为使中性点的位移电压不大于15%额定 电压，中性点将出现很高电位。串接阻尼电阻是为了限 制中性点的高电位。 随调式消弧线圈：是针对于感抗调节快的自动调谐消弧 线圈。在电网正常运行时，将消弧线圈的感抗值调节至 远离线路对地容抗值，消弧线圈远离谐振点运行，中性 点电位很低，无需再串接阻尼电阻。
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第三章 选线原理综述
有功分量法
判断依据：对于中性点经消弧线圈接地系统，消弧线圈不能 补偿零序电流有功分量，基于以上前提条件，有功分量法的 基本原理是：提取各条线路的零序有功分量，非故障线路的 零序有功分量方向由母线流向线路，大小等于线路本身的有 功损耗电流值；故障线路的零序有功分量方向由线路流向母 线，大小等于非故障线路的零序有功分量和消弧线圈的零序 有功分量之和。利用零序有功分量的相对大小和相位关系就 可以确定故障线路。
整体评价：有功分量法的故障信息同样是不够突出。受CT不 平衡、线路长短、过渡电阻大小的影响也较大。并且，由于 三相电容平衡引起“虚假有功电流分量”对有功分量算法的 影响较大。
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第三章 选线原理综述
能量函数法
判断依据：对系统故障后的全部过程均以能量观点来解释。 定义线路零序电压与零序电流乘积的积分为能量函数：
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第二章 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障分析
变压器中性点经消弧线圈接地电网单向漏电故障等效电路
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第二章 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障分析
正常运行时，各相电压对称，中性点O对地电压为零，
消弧线圈L中没有电流流过。发生单相接地故障后，对
于非故障相来说，其电容电流的大小和分布与中性点不
接地系统是一样的，仍有 3 I 01 j3U 0 C1 。与中性点不 接地系统的不同在于，在接地电感L处增加了一个电感
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第三章 选线原理综述
注入信号法
判断依据：外部注入信号法和前述的利用故障线路的本身信 息进行选线是截然不同的，它是通过电压互感器的二次侧向 一次侧注入某一频率的信号，通过检测返回来的信号来判断 故障线路，这种方法不依赖于故障本身的微弱信号，而是主 动地注入一个选线信号，思路上是先进的。根据注入信号的 种类又可将其分为注入单频信号法和注入变频信号法。 整体评价：第一、注入信号的功率不够大，变换到高压侧的 注入信号非常微弱，很难准确测量；第二、非故障线路中也 会有注入频率的对地充电电流，在故障电阻较大情况下，故 障线路与非故障线路上的信号差异不明显；第三、需要附加 信号装置，实现困难，可靠性差。
的零序电流信号，来验证自己分析和设计的准确性 撰写论文
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论文的结构和内容
1. 绪论 2. 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障分析 3. 选线原理综述 4. 基于MATLAB的谐振接地系统单相接地故障仿真 5. 总结与展望 6. 致谢 7. 翻译部分
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第一章 绪论
中性点不接地 小电流接地系统 中性点经消弧线圈接地
电流：
I L U0
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从接地点流回的总电流为： I f I L I C
由于 I L和I C 相差180o，因此，I f 将因消弧线圈的补偿而
减小。
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第二章 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障分析
对于消弧线圈的选取，电网运行中有补偿度P的概念： P IL IC IC
(1)完全补偿(P=0) ，电流谐振回路刚好在谐振点运行，电容 电流与电感电流完全抵消。但电网在此种方式下运行会产生 谐振过电压，因此在实际应用中不采取完全补偿方式。 (2)欠补偿(P<0)，经过补偿的接地电流仍然是容性的。当系 统中某个元件被切除时，也有可能会出现完全补偿的情况， 因此一般也不予采用。 (3)过补偿(P>0)， 发生单相接地故障时，接地电流为感性， 因为不会引起谐振过电压，所以获得广泛应用。
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第一章 绪论
选线保护的概念： 选线保护是针对非有效接地电网单相接地故障，通过某 种技术和装置自动地从连接在同一母线的多条线路中识 别出发生故障的线路，并给出判断结果的功能。
选线保护的难点： 故障信号微弱 随机因素影响的不确定 干扰大、信噪比小 稳定故障电弧的影响
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第二章 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障分析
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第三章 选线原理综述
基于故障信息稳态选线法
零序电流比幅法 零序电流比相法 群体比幅比相法 五次谐波分量法 负序电流法 有功分量法 能量函数法
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第三章 选线原理综述
基于故障信息暂态选线法
首半波法 小波分析法 暂态能量法
其它方法
拉线法 注入信号法
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第三章 选线原理综述
五次谐波分量法
判断依据：中性点经消弧线圈接地系统中的消弧线圈参数是 按照基波整定的，即有L 1/ C 和 5L 1/ 5C ，消弧线 圈对五次谐波的补偿作用仅相当于基波时的1/25，所以可忽 略消弧线圈对五次谐波产生的补偿效果，因此零序电流五次 谐波分量在中性点经消弧线圈接地系统中有着与中性点不接 地系统中零序电流基波无功分量相同的特点，再利用前述原 理，即可解决中性点经消弧线圈接地系统的选线问题。 整体评价：由于五次谐波在零序电流中的整体含量较小，会 受到CT不平衡电流和过渡电阻的影响，而且电网中存在整流 设备等谐波源，在故障时故障线路和非故障线路都向系统送 出谐波电流，这样就有可能造成误判。