第 38卷 第 1期 电 网 技 术 3

摘要：本文介绍了一种电网中性点非有效接地系统接地的驻波选线方法，该方法可从原理上解决电网中性点非有效接地系统接地的选线判别的正确性。文中阐述了利用接地故障时行波在输电线路传播，在该故障两侧节点发生反射，与原有入射波行进方向相反，干涉后产生驻波的现象，来判别是否该线路发生接地故障。该方法具有判别原理清晰、故障量容易分辨、选线正确率高等特点。 关键词：非有效接地系统；驻波；选线；行波 0 引言 在电力系统电压等级为 35kV及以下电网中性点非有效接地系统（下称小电流接地系统）。之前，使用一些基于工频的算法，如谐波分量、首半波、有功分量、负序电流、零序导纳、信号注入、残流增量等方法以及使用行波原理构成的接地选线原理，在实际应用中选线正确率很低。 采用驻波原理是一种在系统接地时正确选线的新方法。通过对接地系统各有效点的驻波测量，可实现正确快速选线功能。驻波波形辨别清晰，选线正确率高，可快速排除接地故障，提高供电可靠性。 1 驻波选线原理 电磁波 图 1为电磁波在小电流接地系统中接地时入射波和反射波的形成过程：变电站母线有三个分支，假设分支 II的中间某处发生接地故障，则在故障点产生沿输电线向两侧方向传播的初始行波，如图带箭头实线，到达用户侧或变电站侧由于波阻抗发生变化产生反射波，如图带箭头虚线，在接地故障没有排除前，故障点不断发出故障行波，且在行波频谱范围内及 150μs时间间隔内行波波形基本不变。 图 1电磁波在小电流接地系统中接地时的分布图 驻波 图 2为驻波原理图。电网接地后输电线路上形成入射波，在监测点遇到母线节点发生反射。图中 (a)到 (e)在 1/8T， 1/4T， 3/8T， 1/2T的驻波波形，图中看出总有一时段监测点出现 (e) 1/2T的能量最大的驻波波形，为入射波能量的两倍； 图 2驻波原理 电流暂态波驻波 图 3为电流暂态波驻波样本选取示意图。在时域中选取暂态波面积积分值最大的一段作为驻波样本，在原始工频波形中叠加故障行波，先把工频 50HZ滤掉，余下行波，如图滤工频后的波形，在此图形上分拣出峰值点，形成 150μs的区间，图中有三个区间，假设选取第一个区间作为分析样本。 选取驻波频率：分析暂态波数据样本，经过傅里叶变换得到功率谱，从中选取功率峰值对应的频率作为研究的驻波频率。图 4为选取驻波频率分析图。 图 3电流暂态波驻波样本 图 4驻波频率分析图 驻波实时功率曲线 设采样间隔 Δt，从 t0+nΔt到 t0+nΔt+T取样数据，其中 n=0， 1， 2， 3…nmax， nmax=[T/Δt]， T=150μs，计算驻波实时功率得对应离散值 p0~pn，其中 p0对应 t0+nΔt时刻的功率值， pn对应 t0+nΔt+T时刻的功率值。将 p0~pn做成驻波实时功率曲线，如图 5驻波实时功率曲线。 选线判别：驻波实时功率曲线可以用 (A-kt)cos(2πft +Φ0)表示，其中 Φ0为 t0时刻的初相角， k为斜率，若 k≈0，则为驻波，若 k≠0，则为杂散波，如图 5驻波实时功率曲线。具备驻波特征的监测点所指向的线路即为故障线路。 图 5驻波实时功率曲线 驻波选线过程 驻波选线一般经过如下步骤。 记录暂态波 小电流接地系统中接地后，电力线路在故障点不断地输送电能时是以电磁波的形式传播的：先产生行波，经过边界反射产生能量增加一倍的驻波。在监测点，由记录仪记录带时间戳的电流或电压暂态波形。 选取驻波样本 驻波有多种频率，幅值均不相同，为获得最大能量的驻波，首先在时域中选取暂态波面积积分值最大的一段作为驻波样本，设起始时间为 t0，由于暂态波频谱范围是 50kHz至 250kHz之间，按照采样定理，采样频率要求≥ 0.5M，驻波最长周期为 50μs，取三倍周期即 150μs之间的数据作为样本数据窗。 选取驻波频率 分析暂态波数据样本，经过傅里叶变换得到功率谱，从中选取功率峰值对应的频率作为研究的驻波频率 f， 50kHz≤f≤250kHz。假设 pt(f)定义为驻波实时功率，分析样本是从时刻为 t到 t+T的采样数据， T=150μs， f为驻波频率。 绘制驻波实时功率曲线 设采样间隔 Δt，从 t0+nΔt到 t0+nΔt+T取样数据，其中 n=0， 1， 2，… nmax， nmax=[T/Δt]（即取整），计算驻波实时功率得对应离散值 p0~pn，其中 p0对应 t0+nΔt时刻的功率值， pn对应 t0+nΔt+T时刻的功率值。将 p0~pn做成驻波实时功率曲线。 选线判别 驻波实时功率曲线可以用 (A-kt)cos(2πft +Φ0)表示，其中 A为常数， Φ0为 t0时刻的初相角， k为斜率，若 k≈0，则为驻波，若 k≠0，则为行波。具备驻波特征的监测点所指向的线路为故障线路。 3 结束语 电网中性点非有效接地系统，之前使用的工频或行波选线原理，存在波形特征量不明显的缺陷，很难正确选线；驻波选线原理，反射点即是监测点，特征量明显，且驻波能量增加一倍，选线效果明显提升；此外，利用故障线路在监测点产生的特有驻波现象，可实现快速定位故障线路，具有选线正确率高，快速排除接地故障的特点，本方法可使用于电网中性点非有效接地系统，输电线路接地正确选线并排除故障。 参考文献： 朱珂中性点非有效接地系统单相接地故障选线新方法研究《山东大学》 2007年 齐郑 ， 杨以涵中性点非有效接地系统单相接地选线技术分析 - 《电力系统自动化》 2004年． 朱丹 ,贾雅君 ,蔡旭 . 暂态能量法原理选线 [J]. 电力自动化设备 ,2004 王凤 ,康怡 . 基于脉冲信号注入法的小电流接地选线技术 [J]. 电网技术 ,2008, 王伟 ,焦彦军 . 暂态信号特征分量在配网小电流接地选线中的应用电网技术 ,2008,