摘要配电网是我国电力系统重要组成部分，它的安全稳定运行对整个电力系统的安全稳定起着重要的作用。

在我国，电力系统中性点的接地方式对于电网的运行至关重要。

目前主要的接地方式有中性点不接地、中性点直接接地、中性点经电阻接地、中性点经消弧线圈接地。

我国中、低压配电网中性点大多数采用小电流接地方式,即中性点不接地、经高电阻接地或者经消弧线圈接地。

由于城市电力系统的不断发展，电力电缆被广泛的使用，所分布电容也随着增大，从而导致了接地的电容电流大大的超过了运行规程规定，因此为了能瞬时自行熄灭接地电弧，采用了中性点经消弧线圈接地的运行方式，就是我们所常说的谐振接地。

当在中性点不接地系统中，发生单相接地故障后，由于故障电流的比较小，系统还能正常运行一段时间，不会对用户供电造成影响。

尽管如此，但假如长时间运行，要是则会引起其它更严重的系统故障，破坏整个系统安全运行。

所以，要及时找到故障的线路并且切除故障。

单相接地故障时，由于故障电流小，尤其在中性点的经消弧线圈接地运行方式中，因为电感电流的补偿作用，使故障电流就更小了，这会给准确的故障选线带来了困难。

目前在我国内已经提出了好多选线方法，不过每种方法都有其适用范围。

本课题先简单讲解了各种选线方法所存在的问题和基本原理，接着介绍配电网的中性点的各种主要的接地方式和短路故障类型，主要分析了中性点的不接地系统及中性点的经消弧线圈接地系统在单相接地故障发生时的电气特征量，作为本课题的选线判据理论基础。

广域测量技术是近年来电力系统前沿技术中最活跃的领域之一。

该技术是基于同步相量测量技术,在现代高速的通信网络的支持下,对地域广阔的电力系统运行状态进行监测和分析,为电力系统实时控制和运行服务的系统。

广域测量系统对电力系统控制、保护、规划、分析等领域也有着深远的影响。

从保护角度出发，还与放射性配电网的自身结构特征结合，来提出了一种基于广域信息的配电网接地故障选线。

这种方法是从电力系统的最基本网络方程来出发，利用放射性配电网特征结构信息的矩阵和广域信息完成了对故障线路的判断。

跟以往的方法比较，这方法不是利用故障的电流，而是利用通过广域信息来完成故障判断。

这方法不仅能够判断线路是否发生对称故障，还能判断线路是否发生也不对称故障，比如：单相短路的接地故障。

这方法有明确的物理概念还能判断出本线路末端的故障以及下一条线路出口处的故障。

文中利用了33 节点的系统来验证了方法的有效性。

在配电网中,单相接地故障率最高,尽快选出故障线路,对系统的正常运行具有重要意义。

所以本文对单相接地故障专门提出了一种判断单相接地故障的方法，是对于暂态零模量的电流单相接地的故障判断。

由于对暂态零模量的电流进行不一样的处理，而提出两种不同的故障判据：一种是对于暂态零模量的电容故障判据；另一种故障判据是对于暂态零模量电流差分比。

第一种判据十根据暂态零模量的电流做进一步计算，算出暂态零模量的电容，然后再根据暂态零模量电容比，来实现故障判断；第二种判据是在判据中引入差动保护的思想，根据暂态零模量电流的差分比，来实现故障判断。

文中通过MATLAB/Simulink 进行建模仿真，在各种不同的故障下对两种判据条件进行了仿真验证，仿真结果表明该方法理论上具有可行性。

关键词：配电网；暂态零模量电流；接地故障；故障选线目录引言 (1)1 绪论 (2)1.1 选题背景以及意义 (2)1.2 国内外研究概况 (2)1.3 各种故障选线方法简介 (3)1.3.1 不利用故障信号的特征分量进行选线 (3)1.3.2 利用故障信号的特征分量进行选线 (4)1.4 本论文的主要研究工作 (6)2 配电网接地故障理论分析 (7)2.1 中性点接地方式及短路故障的分类 (7)2.1.1 中性点接地方式介绍 (7)2.1.2 配电网短路故障的分类介绍 (8)2.2 单相接地故障稳态电气分量分析 (9)2.2.1 中性点不接地系统单相接地故障稳态分析 (10)2.2.2 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障稳态分析 (11)2.3 单相接地故障暂态电气分量分析 (13)2.3.1 补偿电流的暂态过程 (14)2.3.2 接地电流的暂态过程 (14)2.4 本章小结 (15)3 基于广域信息的配电网接地故障判断 (15)3.1 广域测量系统以及广域保护简介 (16)3.1.1 广域测量系统的介绍 (16)3.1.2 广域保护简介 (16)3.2 基于广域信息的选线方案 (17)3.2.1 方案的提出 (17)3.2.2 算法的基本原理以及推导过程 (18)3.2.3 故障线路的选线判据 (19)3.3 算例验证以及分析 (20)3.3.1 算例系统简介 (20)3.3.2 测试结果以及分析 (20)3.4 本章小结 (23)4 基于暂态零模量电流的配电网接地故障判断 (24)4.1 相模变换的简介 (25)4.2 基于零序暂态模量的故障判据 (26)4.2.1 零序暂态模量选线基本原理 (28)4.2.2 零序暂态模量选线算法仿真 (29)4.3 基于暂态零模量电流差分比的故障判据方案 (36)4.3.1 差动保护简介 (36)4.3.2 基于暂态零模量电流差分比的差动保护算法 (37)4.4 本章小结 (41)5 总结 (42)致谢.............................................. 错误!未定义书签。

参考文献.. (43)引言随着现代工业不断发展以及人民生活水平日益提高，我们对电力的需求也越来越大，对电能可靠性的要求也越来越高。

如何在配电网发生故障后，分析故障原因、判断故障线路、并快速恢复供电变得日益重要。

在我国配电网中，中性点不接地系统以及中性点的经消弧线圈的接地系统被普遍采用，当发生单相接地故障的时候，系统还能带故障运行一段时间，不会对用户的供电造成影响。

不过故障电流由于小，尤其是在当发生高阻接地故障的时候，故障选线就会变得更加困难，所以一直缺少完全可靠的选线方法，由于配电网发展以及配网自动化的技术兴起，这使得对接地故障线路的快速准确的判断变得越来越重要，如果不能立即排除故障，则故障可能会进一步发展，会对整个系统的安全造成威胁，为了提供新的思路解决这一问题，本文提出了基于广域信息配电网的接地故障判断以及基于暂态零模量电流配电网的接地故障判断。

1 绪论1.1 选题背景以及意义我国的电力系统主要由发电系统部分、输电系统部分和配电系统部分这三大部分组成。

而在我国的电网建设，尤其是对配电网络的建设部分，重视程度还远远不够，使得配电网在规划、设计、运行方面一直以来都是处于比较薄弱环节。

而作为整个电力系统终端环节的配电系统，跟用户的关系十分密切，用电负荷的可靠运行起着重要的作用，我国经济发展的快速发展，使得广大用户对电网供电的可靠性要求不断提高。

使得对配电网相关的问题进行了深入全面的分析以及研究变得尤为重要。

而在我国，配电网络辐射的范围很广，线路的数量也非常的庞大。

所以在线路发生接地故障的时候，能有效快速检查线路、排除故障，并且很快的恢复供电，对可靠保障供电的起到了重要的作用，也能满足用户的供电需要。

我国的电力系统中性点接地的主要方式有两种，分别是非有效接地的方式和有效接地的方式，非有效接地的方式主要是中性点的经高阻抗接地方式、中性点的不接地方式以及中性点的经消弧线圈接地的方式。

由中性点接地的方式，电力系统分为小电流接地系统跟大电流接地系统。

而在我国，110k V 以下的电压等级系统主要是采用了中性点非有效接地方式，也就是小电流接地系统；110k V 以及以上的电压等级的系统主要是采用了中性点有效接地方式，也就是大电流接地系统。

在我国，配电网一般采用中性点非有效的接地方式。

当线路上发生了接地故障时，特别是单相接地故障的时候，发生故障的部位流过故障的电流非常小。

所以在线路发生了单相接地故障之后，由于线路的三相线电压跟之前是一样对称的。

因此，一般来说能适当的运行几个小时。

但是如果长期运行将不利于绝缘，对设备也有造成一定的损坏，还有可能引起接地故障的扩大，危及电力系统的安全运行。

所以，要及时的找到故障线路并切除故障，是一项非常重要的任务。

1.2 国内外研究概况我国对单相接地的保护方法以及故障选线装置的开发研究就从未中断过，保护方案从零序电流过流保护到无功方向保护,从基波方案发展到五次谐波方案,从步进式继电器到微机群体比幅比相以及近期出现的注入法和人工智能方法等。

随着选线理论的发展,各种选线装置也相继问世。

年代末,我国就利用接地故障暂态过程研制成功了选线装置。

年代后期,上海继电器厂和许昌继电器厂等单位研制生产了反映中性点不接地系统零序功率方向的一型保护装置和反映经消弧线圈接地系统五次谐波零序功率方向的一,一,一型保护装置。

年代中期,我国又研制成功了微机型小电流接地系统单相接地选线装置。

近几年来,随着选线理论和微机技术的不断发展,又出现了一批新的选线装置,如基于“注入法”的选线装置、残流增量法微机选线装置等。

在 20 世纪初期，国外就开始对小电流接地系统的选线装置进行了大量的研究。

在欧洲和美国,小电流接地系统中单相接地保护被认为难于实现,且引起的过电压严重,因此他们宁愿在供电网架结构上多投资以保证供电可靠性,也不采用此种接地方式,但是近年来的专题报告中也认为应当加强小电流接地系统的保护研究。

在原苏联,小电流接地系统获得了广泛应用,并对其保护原理和装置的研究给予了很大的重视,研制了几代装置,在供电和煤炭行业中得到了应用,保护原理也从过流、无功方向,发展到群体比幅装置由电磁式继电器、晶体管发展到模拟集成电路和数字电路,而微机构成的装置则较少。

德国多使用中性点经消弧线圈接地系统,并于年代就提出了反映故障暂态过程的单相接地保护原理,研制了便携式接地报警装置；而挪威一公司则利用测量空间电场和磁场的相位,反应零序电压和零序电流的相位,研制了悬挂式接地指示器,分段悬挂在线路和分叉点上。

上世纪年代以来,随着法国、波兰等欧洲国家逐渐将中压电网由中性点经低阻接地方式改为谐振接地方式,国外多家电力公司对小电流接地保护装置进行了深入研究和现场实验。

如法国电力公司应用有功电流法开发出保护装置波兰某电力公司应用零序导纳法研制了导纳接地保护装置。

这些保护装置已在国内推广应用,到年为止,己有多套投入中压电网运行。

1.3 各种故障选线方法简介在电力系统的研究领域，配电网故障选线是近几年研究的热点之一。

至今已有多种故障选线原理被提出，不利用故障信号的特征分量进行选线分别有S 注入法、注入变频信号法；利用故障信号的特征分量进行选线分别有零序电流比幅法、零序电流比相法、五次谐波分量法、负序电流选线法、最大Δ( I sin ϕ) 选线法、首半波选线法、基于小波分析选线法。