消弧线圈接系统单相接障选线研究中文摘
中性点消弧线圈接系统发生单相接时面中性点间串联消弧线圈产生短路电流时三相电压然保持称整体系保护设备会立马停止运行道理讲体系够继续工作两时然时处理障会变成两相者三相电路会出现短路现象旦障出现时找出障问题线路排障保证系统运行安全运行障线路进行选择时非常慎重
篇文章刨析连接面时产生障时具备特征暂态特征MATLAB搭建接系统仿真模型进行仿真验证通分析文五谐波作障参考值计算电流浮动指数获五次谐波障选线判
关键词 消弧线圈接系统 单相接障 障选线 五次谐波
毕业设计说明书（文）外文摘
Title Research on singlephasetoground of arc suppression
coil grounding system
Abstract
When singlephasetogroung fault occurs in the grounding system via arc suppression coil since the arc suppression coil is connected in series between the ground and the neutral point so the short circuit current generated is very small At this point the threephase voltage remains symmetric so the protection device of the system will not immediately trip In theory the system could run for another hour or two However if the fault is not handled in time it may develop into a twophase or threephase short circuit fault Therefore when the fault occurs we must find out the fault line and troubleshoot the fault within a short time in order to ensure the safety of system operation Therefore the study of fault line selection is very important
In this paper the steadystate characteristics and transient characteristics of singlephasetoground fault of the arcsuppression coil grounding system are analyzed and the simulation model of grounding system is built and verified by MATLAB Through analysis this paper takes the fifth harmonic as the fault characteristic parameter obtains the fifth harmonic fault line selection criterion by calculating the amplitude and phase of the fifth harmonic of zero sequence current of each circuit
Key words arc suppression coil grounding system singlephasetogroung
fault line selection 5th harmonic current
目 次
1 绪 1
11 课题研究背景意义 1
12 电流接系统障选线方法综述 2
13 文工作 7
2 中性点消弧线圈接系统发生单相接障分析 8
21 稳态特征分析 8
22 暂态特征分析 10
3 五次谐波选线原理分析 15
31 零序网络特征分析 15
32 障特征量选取分析 16
33 障特征量求取 18
34 选线装置启动 19
4 建模仿真 20
41 仿真软件简介 20
42 仿真模型概述 20
43 仿真结果分析 22
结 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 绪
11 课题研究背景
电类生活息息相关现代社会国家城市没电会瘫痪国防交通日常生活等等离开电电现代社会基源着国济迅速发展电方面需求量越越满足性安全性求电力系统规模求断增电压等级断提高动化程度越越高供电线路更复杂前提确保社会生产生活正常运行前急需解决问题电网中性点接方式指变电中变压器级电压中性点接方式[1]中性点接方式电网运行影响配电网中性点接方式图11示
图11 配电网中性点接方式
国110kV电网电流接方式3～66kV配电网电流接方式中66kV电网采中性点消弧线圈接方式6～10kV电网部分采中性点接方式部分采中性点消弧线圈接方式[2]北广等发达区电网普遍采电流接方式全国言配电网中性点接方式电流接方式[3]解决电流接障难题意义重实际运行表明单相接障频繁发生电流接障单相接障发生时面中性点间没直接相连者串接电抗器产生短路电流时三相电压然保持称系统保护装置会立刻动作跳闸理说带障运行时保证供电性理带障运行时非障相相电压升高原倍甚发展两相短路三相短路障严重影响电力系统正常运行短时间发现障线路排障确保电网安全电流接系统单相接障选线技术提高供电性提高供电部门户济效益维护电网设备具重意义然现场情况机性受种信号干扰障电零序电流导致单相接障发生实现准确障检测直较困难
12 电流接系统障选线方法综述
前选线方法分4种类：稳态分量选线法暂态分量选线法外施影响法综合选线方法
1基稳态分量选线法[4]
稳态分量出现时间长频率低障检测周期采集障频率求高基稳态分量选线法广泛中性点接系统中实际选线案列表明稳态特征量较选线程中容易受信号干扰选线准确度直高目前基稳态分量选线法
（1） 零序电流幅值法[5]
单相接障发生时障线路零序电流较线路零序电流找出障线路方法原理较简单电网系统中存某条线路电容电流身电容电流情况会造成误判
（2）零序电流相相位法[6]
中性点解系统中障线路零序电流线路流母线非障线路方相反通较线路零序电流方选取障线路障点离互感器较远线路较短时零序电流较会产生时针效应零序电流方难确定容易造成误判
（３）群体幅相法[7]
方法结合（1）（2）两种方法单相接障发生时首先选取零序电流较条线路通较条线路零序电流方进行障选线方法定程度增加选线准确性然会受电流互感器衡电流度电阻线路结构系统运行发生影响
（4） 零序电流功分量法[8]
中性点消弧线圈接系统发生接障时消弧线圈会产生电导时障线路零序电流中会存功分量障线路中功分量占方非障电路相反作选线判方法样会受电流互感器谐振响应时间等方面SVG动态功补偿装置发展尤重
衡电流度电阻线路结构系统运行发生影响中性点电阻接时产生障电流零序电流功分量保证选线准确性
（5） 五次谐波法[9]
中性点非效接系统发生单相接障时障线路零序电流中含量五次谐波五次谐波作消弧线圈阻抗基波5倍线路电容基波15消弧线圈五次谐波分量补偿作工频分量125障线路健全线路五次谐波分布规律类似中性点接系统中零序电流分布规律参零序电流幅值法零序电流相位法进行选线
（6）零序电流增量法[10]
通增消弧线圈失谐度中性点投入电阻降低零序阻抗提高障线路零序电流分继续线路零序电流增量增量线路障线路方法需消弧线圈动调节装置配套选线灵敏度高
（7）负序电流法[11]
单相接障发生时障电流分解出负序分量障线路负序电流非障线路负序电流方相反通较方幅值进行障选线方法准确度高负序电流提取较困难实际情况中容易实现
2 基暂态分量选线方法
中性点消弧线圈接系统中消弧线圈补偿作基稳态分量选线方法准确度低着中性点消弧线圈接系统普基暂态分量选线研究非常重单相接障发生时刻暂态分量幅值非常维持时间短研究造成困扰目前利信号处理技术提取暂态分量
(1)首半波法[12]
单相接障发生时障电流障相电压放电电容电流健全线路充电电容电流组成障相放电电容电流电压骤减引起电容流入维持时间非常短称作暂态电容电流健全线路充电电容电压骤增引起变压器者发电机中性点分配障相电容流入衰减较慢称作暂态电感电流单相接障暂态电容电流处峰值时刻暂态电感电流零健全线路零序电流零序电压相位相障线路相反利述两特点完成障选线实际情况中障定发生相电压出现前瞬间加度电阻影响选线准确度高
(2)波变换法[13]
单相接障发生时障暂态信号中含量高频分量利时域频域容易辨特质提取障暂态零序电流电流特征频带障特征特征频带构造波形相关性分析幅值较极性较量较等形成选线判实现障选线波变换精确分析种信号较微弱信号中存变化较高灵敏性波变换处理障暂态信号准确提取出中包含障特征选线性高正波变换较微弱信号中存变化较高灵敏性极容易受干扰信号影响分解结果坏事先确定基函数根信号进行适应分解
(3)行波法[14]
行波法早中性点直接接电流系统通行波法进行障选线测距引入电流接系统中考虑国配电网电流互感器安装特性老式配电网中节约成仅Ａ相Ｃ相安装电流互感器行波法分基单相电流行波基两相电流行波两类基单相电流行波通较线路单相电流初始行波极性幅值进行障选线基两相电流行波通构造相模变换构造ｆ模电流选线方法会受中性点接方式衡电流等干扰加装ＡＣ相电流互感器配电网中障测距中应十分广泛构成选线测距体装置赖初始波头短距离障时存误判部分行波法采相模转换零模线模电流作障特征母线存联电容器时障线路电容器线路线模行波健全线路线模行波选线方法适
（4）Prony算法[15]
该方法种频谱分析工具解决傅里叶等早期算法存缺点（法分解非线性非稳信号）该方法前面介绍波变换法目样利信号分析手段提取零序电流中暂态分量Prony算法障零序电流分解组正弦函数线性组合特定频率正弦函数障线路健全线路幅值相位进行综合较进形成选线判高频量阻尼频率相位等障特性关系暂态分量进行分析实现选线性高计算量计算耗时长硬件求高相较波分析EMD分解该方法未广泛运障选线中
（5）希尔特黄变换[16]
希尔伯特黄变换(HHT)1988年美籍华Huang等提出称里程碑式算法该方法通验模态分解(EMD)信号分解成限固模态函数(MF)分量残余分量ＭＦ进行Hilbert变换物理意义瞬时频率中核心EMD年关EMD障选线研究断涌现学者包括HuangEMD进行改进目前总体均验模态分解(EMD)补充总体均验模态分解(CEEMD)改进总体均验模态分解等适应分解非线性非稳信号广泛波分析相事先选取基函数完全适应障电流进行分解分解出IMF分量高频低频次排列方法结合障特征利率高选线性高EMD算法身存缺陷包络线拟合容易造成欠充现象边界效应问题停止准等造成分解出IMF分量精确影响选线结果
３外施影响法
外施影响法需提取障电流选线方法具体分：拉路法注入信号法等
（1）拉路法[17]
配电网发生单相接障时会产生零序电压绝缘监测装置检测零序电压发出报警障线路拉闸零序电压消失绝缘监测装置位报警解种方法理简单实重负荷较少区域次拉闸时候会电网进行击供电中断降低供电性安
全性
（2）注入信号法[18]
接相电压互感器中性点加入特定频率信号加特定频率信号障线路中形成通路法流入健全线路中信号监测装置监视条线路中否存加特定频率信号判断出障线路该方法适性窄中性点高阻接间歇性电弧接障时适
４综合选线方法
根前面现算法分析知单选线算法均身局限性样选取优势互补算法进行融合现研究热门目前广泛障选线中方法模糊理拓理工神网络粗糙集理DS证理等
５ 现方法适中性点接方式总结
目前国中性点接系统中性点消弧线圈接系统中中性点消弧线圈接系统广泛
基暂态分量基稳态分量适范围图12示
图12 适范围总结
根图片观察知中性点消弧线圈接系统中适合适零序电流幅值相位较法电流增量法适合中性点解系统中适基暂态分量选线方法适范围较广中性点接系统中性点消弧线圈接系统中够
13 文工作
解决中性点消弧线圈接系统单相接障选线问题文采五次谐波选线法先障发生时暂态特征稳态特征进行详细理分析利MATLABSumlink搭建中性点消弧线圈接系统模型线路五次谐波零序电流相位负荷干扰较需绝化实现相位较研究相位关系意义文通求取线路零序电流五次谐波幅值通较幅值作五次谐波障选线判初步实现障选线设计思路：
(1)广泛阅读文献资料基础现障选线方法进行总结纳
(2)中性点消弧线圈接系统发生单相接时障特征实现选线基础文针中性点消弧线圈接系统单相接障特征进行分析
(3)根障特点规律选取五次谐波零序电流幅值作选线判
2 中性点消弧线圈接系统发生单相接障分析
21 稳态特征分析
中性点产生消弧线圈接体系正常运行时消弧线圈发生作时三相称运行消弧线圈中没电流流电流零线路流电流线路流母线电路产生障碍时候电路产生电流消弧线圈时候接系统产生电流呈现容性消弧线圈会发出相应补偿电流消接电容性电流程称灭弧程中容性电流会减时接相电压会减非接相电压会变破坏三相称会严重影响电力系统正常运行
图21 中性点消弧线圈接系统简化图
中性点消弧线圈接系统模型简化图图21示假设现电力系统电源穷中性点消弧线圈接3条出线保证差异性根电线线路距离虚拟电路A相产生单相具接障碍线路障发生稳态特征分析
没障发生时电力系统三相称运行相电压称时线路会流消弧线圈障发生时线路A相电压变零健全线路（二三）电压变线电压中性点电压变相电压时电流消弧线圈流电力系统电流呈感性健全线路电容通障点流回线路中零序电流会消弧线圈感性电流消成消弧线圈补偿剩余电流
线路零序电流表示：
(21)
定义失谐度：
(22)
中表示电容电流表示感性补偿电流消弧线圈流电力系统电流系统流入见流两电流会抵消部分现象称作消弧消弧线圈补偿分欠补偿完全补偿补偿三种方式次完全补偿时失谐度时电容电流等感性补偿电流时系统会发生串联谐振系统会产生量谐振会产生谐振电压会电力系统产生危害造成量济损失般采取样欠补偿方式采线路中零序电流会消弧线圈感性电流抵消变消弧线圈补偿残余电流时电力系统运行方式发生改变然会发生谐振实际运行时采时补偿方式<0时残余电流母线回线路障电流变感性电流说零序电路产生电流恒定发生流通障碍电流幅法失作完整电路零序电流方发生障碍电流方相零序电路产生电流相法失效
中性点消弧线圈接系统采补偿方式补偿线路零序电流会抵消通较零序电流幅相已适合系统中适文研究五次谐波选线法作选线判断
分析发现够出中性点消弧线圈产生接体系产生项接障时稳态特征：
(1)系统消弧线圈接时障相电压零非障相变线电压
(2)系统然三相称运行线电压幅值相相差120°时供电受影响
(3)中性点电压变正常运行时相电压
(4)非障相零序电流三相电容电流总方母线流电路
(5)补偿时障线路零序电流母线流线路抵消作确定
实际运行时稳态分量幅值较般难辨障相非障相选线准确度会降低
22 暂态特征分析
中性点产生消弧线圈接体系发生接障碍短期等效程 [19]图22示开关K处合时作暂态程
图22 暂态等效网络
中：表示零序电压源
电阻表示消弧线圈功损耗电阻
表示消弧线圈电感分量
表示电网三相电容
表示电源线路零序回路中等值电感
表示零序回路中等值电阻
文暂态电容电流暂态电感电流暂态接电流进行分析
221 暂态电容电流分析
系统零序电容电流表示：
（23）
中表示零序电压幅值表示震荡频率发生障时线路零序电流初相位
时暂态电容电流呈周期性衰减时暂态电容电流呈非周期性衰减目前国电力系统言般接电阻会周期衰减
零序电容表示：
（24）
震荡分量衰减系数回路时间常数电容电流振荡分量振角频率回路振荡角频率振荡分量衰减系数间满足关系[]：
(25)
（25）进行拉式变换：
(26)
中电容电流幅值配电网单相接障正常发生相电压瞬间值时刻障合闸角90°时刻理分析实验结果表明线路架空线时振荡频率范围300～1500Hz时电缆线路说电感架空线电容确架空线振荡频率架空线高范围1500～3000Hz衰减持续～１工频周期[20]
222 暂态电感电流分析
消弧线圈回路进行微分分析电容元件零状态响应分析类似出消弧线圈感性电流表达式：
（27）
消弧线圈发生作时出方程：
（28）
式中：N表示消弧线圈匝数
表示消弧线圈铁芯中磁通
消弧线圈磁化曲线般情况线性时感性电流代入（28）进行拉式变换：
（29）
式： 稳定状态磁通
补偿电流相位角
消弧线圈阻抗
表示电感回路时间常数
电网运行时远消弧线圈阻抗公式（29）写成：
（210）
暂态电流表示：
（211）
（212）
（213）
（214）
中：电感电流幅值
电感电流暂态直流分量
电感电流稳态交流分量
振动频率电源震荡频率致两者持续衰减2～5频周期里暂态电容电流振荡分量频率相较明显出两者频率相差式（214）障合闸角时暂态电感电流时暂态电感电流[20]
223 暂态接电流分析
暂态等效网络等效串联支路消弧线圈支路联零序电压作电源话接点电流消弧线圈支路串联支路电流式（24)（26）：
（215）
稳态分量：
（216）
暂态分量：
（217）
214 接点障电流特征
综述接点障特征：
（1） 稳态电容电流接点电流暂态分量暂态电感电流组成稳态分量值般障特征明显稳态分量选线方法适合消弧线圈接系统中
（2） 式（217）知暂态分量暂态电感电流会相互叠加接电流暂态分量会变障特征会变明显
（3） 接电流暂态分量受度电阻障合闸角等素影响时暂态电感电流值达暂时性电感电流量 成高值时候电容流震荡量种情况零序电路产生电流量感性较弱暂时性电流值达时暂态零序电流电容电流呈周期震荡衰减
（4） 接电阻越暂态电流震荡频率越低暂态电流幅值会减接点电流暂态程持续时间会变短
215 单相接障暂态接电流特征总结
（1）电路产生接线错误时候接部分电流暂态特性取决暂态电容电流
（2）暂态发生时相电压产生暂态电容相位角电流流相暂态电容产生电流幅值障发生相电压峰值附时达障发生相电压零点附时时达
（3）障刚刚发生时正常线路暂态零序电路产生电流总线产生障碍线路暂时性零序电路产生电流方相反该电流变化幅度高正常电路电流起伏电线总线路发生接线错误时全部电线暂时性零序电路产生电流皆总电线
（4）暂态零序电流稳态零序电流相幅值存短时间述分析知道通线路障初始阶段线路暂态零序电流幅值相位筛选出障线路选线程暂态零序电流特征较明显灵敏度较高存足选线利时间短
3 五次谐波原理分析
31 零序网络特征分析
消弧线圈产生接线路中单相接时候图31示
31 消弧线圈接电网中单相接时电流分布图
线路三A相接时箭头符号表示电流流线路中A相电流零B相C相身电容电流线路始端零序电流表示成：
(31)
电容性产生电流母线流线路错误电线里B相C相情况非障线路异流电流身电容电流接点流回总电流B相C相消弧线圈电感电流三者总电流[21]：
(32)
消弧线圈产生电流补偿发生变化时接点流回总电流会发生改变：
（1）完全补偿接点电流零
（2）补偿接点电流呈感性
（3）欠补偿接点电流呈容性
定义补偿度采补偿时p取值
总结述分析出：
（1） 电网中级元件电容组成零序电路零序电路点阻力较中性点消电线圈接体系产生单相接障碍时候作障点产生零序电压该零序电压障发生前零序电压幅值相等方相反该体系全零序电压发出
（2） 果全部补偿时候电流非正常电路时候电流量高身电流电容流实际流根总流量电路流相发生类现象时候根稳定零序电路方高低观察发生障碍具体电路
（3） 果补偿方法时候电流短路线路电流身电流电容功率流旧总电流流正常电路电流流相产生种现象时候类方法鉴电路具体缺陷电路产生补偿度中性点显然接体系样根零序电流高低鉴具体电路缺陷
32 障特征量选取分析
次谐波选线方式算较家接受办法适性较高力推广种方法够应中性点消接体系产生五次谐波线路情况消弧线圈产生补偿电流占需补偿电流部分时消弧线圈产生补偿电流非常微弱够电线中中性点接体系进行充分研究障碍电线流五次谐波电流量电流流完整电路产生电流方相反够原选择合适电线
研究项目中中性点消弧线圈接体系产生损伤原具体进行研究分析五次产生谐波基波情况够里面出结果：
（1） 单相接体系产生障碍时候正常电线线路产生电流线路电容性时超前电压90°
（2） 中性点消弧线圈产生接体系中该弧线圈产生电流补偿性零序电路基波产生电流方改变产生缺陷电路中基波电流高低正常电路间总量定相方发生改变说基波分量方法进行挑选正产电路方法准确选择谐波分量方法
（3） 谐波分量方法行原：消弧线圈产生补偿电流零序基波电流产生影响产生总量够根电路电容量判断相n次谐波说电容产生抗性低基波n分消弧线圈产生抗性成倍增长推断出消弧线圈阻力电容阻力消弧线圈补偿性性产生电流零序谐波会阻碍谐波电流产生障碍性电力体系谐波电流般产生变压系统发电机电磁系统担负非线性效应机器运转时相产生电压般会具谐波存负荷通常感性产生阻抗变化变化负荷电路里产生谐波遇单相接缺陷时候障碍电流通常电压产生电容发生电流电容产生阻力频率增高变低时候谐波会
进行配电时候奇数电流占重较频率逐渐增占重会越越少三谐波电流变压器影响会侧面形成股电流通常会觉产生电流通常会谐波划分成5份均匀分布电网里高级谐波里产生电流容性谐波次数增增感性成分产生谐波次数相反利种原理现象中性点接时候基样
般说较电流接连接5种谐波质量具特征：
(1) 5次谐波里发生障时候零序电流量延5次谐波零序电压90°
(2) 正常电路里5 次谐波里零序电流非常弱时高 5 次谐波零序电压 90°方法够确保选出电线正确
33 障特征量求取
傅立叶法国数学家物理学家1807年提出热传播文推导出著名热传导方程求解该方程时发现解函数三角函数构成形式表示提出函数发展成三角函数穷级数傅立叶级数傅立叶级数创立发展日领域已离开傅立叶级数见意义重傅里叶算法傅里叶级数导出通滤波滤掉高频低频部分该方程式够表示：
（33）
式123……表示谐波次数信号中五次谐波分量正弦值余弦值表示成：
（34）
函数中五次谐波分量：
（35）
式合角公式展开：
（36）已知五次谐波效值相位角：
（37）
梯形法式进行积分求导出傅里叶系数：
（38)
中N值采样频率确定采样频率确定时信号五次谐波分量正弦值余弦值确定计算出傅立叶系数
傅立叶计算方法根傅立叶级数推算出果征信号周期够精准推算出中基波量具体电流中规律性分量产生电流变化性根指数性周期变化断连续具直流分支低频分支时输电线电流产生电容导致短暂高频流量中电流成分安装点保护线路产生障碍方二者间产生反射消耗时间非基波分量成倍增加时高频分量时间减少减少傅氏计算方法滤掉外直流量分量完整谐波部分分量根指数减少波动分量包括低频数样具抑制作
34 选线装置启动
电流较时候接体系电阻较产生零序电压性较零序电压具特征：
电力体系产生单相接时候发生障碍时候产生零序电压时候该零序电路产生电压必存全部配电体系架空电线产生电路网会产生称零序电路电流电路网中间线路断开时会产生三相接电荷电容相称旧会产生零序电路电压电流较接体系发生电路短路时候三相电路障碍时发出零序电路电压
谐振体系正常运行时候消弧线圈会产生电压电压感受器次开口三角形电路电压般低5V该电压电压传感器机器电压相符导致单相接障碍产生机器具备称性中性位置产生偏差会产生高零序电路电压时电压传感系统二次侧方三角形输出电流值30100V金属器具接保护时候电路产生电压会低100V通常设置30V电压接正常电压电压传感器产生二次零序电路电压高30V时候该系统会开启
4 建模仿真
41 仿真软件简介
电力体系仿真系统划分根方法：时间长短时效性等方法系统方发挥作倚重EMTDCPSCAD种全世界广泛电力系统仿真软件PSCADEMTDC基dommel电磁暂态计算理适电力系统电磁暂态仿真PSAPAC美国EPRI开发全面分析电力系统静态动态性软件工具PSASP中国电力科学研究院开发功稳态分析障分析点暂态分析MATLABMath Works公司研发仿真软件机交互性强模块丰富具强数处理力Simulink功模块程序带调参数视模块展现出开发员中利模块搭建仿真模型进行仿真样省横夺必麻烦
MATLB电力系统分析研究重仿真工具MATLABSimulink仿真分析控制系统组步骤：
（1） 搭建控制系统模块指出电流输入输出确定虚拟参数
（2） 运行仿真记录仿真结果
（3） 仿真结果进行分析较
42 仿真模型概述
国家设置配电网络般架空电线产生辐射状系统配电工作室母线产生电线时候员密集者居民区电较时候产生较常产生2030根电线时候产生更电线电网改造发展电路电线长度增加配电工作站分布电线电导率会快增长接电容性产生电流远远高电路需电流量根求发现类配电网络中性位置需弧线圈接系统目前应虚拟分析中性位置弧线圈产生接体系发生障碍4条电线线流量产生放射状网络系统该体系结构图41示
图41 中性点消弧线圈单相接障仿真模型
模型中三相电源线电压60kV频率50Hz连接方式星型接三相变压器变60kV10kV频率50hz连接方式次侧三角形二次侧星型引出中性点负荷变压器变10kV04kV频率50Hz链接方式次侧星型二次侧星型补偿方式补偿模拟四条线路中线路长43km线路二长19km线路三长16km线路4长24km拟采线路距离母线23km处发生A相障接
三相变压器Three phase fault模块具设置项接短路两相系欸短路三项接短路功部原理图示通控制部开关通改变电阻值达模拟短路作
图42 三相障相间障相障控制模块
文模拟A相接障闭合A相开关开BC相开关设置障电阻0001ohms接电阻0001ohms渡时间007s～05s勾选Phase A FaultGround Fault设置电路接阻值短路时刻短路电流幅值影响Transition timesTransition status栏必须严格设置矩阵参数第值应状态跳变前者言应着跳变时刻者言应着跳变状态文采单相接障Transition status第值1Transition times矩阵参数第值配合仿真时间选择模拟相电压高点短路相电压零点短路
Simulink里面示波器具波形显示数存储功方便波形数保存示波器History勾选Save data to workspace保存格式Array
43仿真结果分析
431 特征参数仿真参数设置
机器虚拟错误007s时刻发生05s时刻停止采ode23解非刚性微分方程第级采梯形法第二级采Gear法中性点度电阻10Ω障功合闸角0°007s时障距离母线23km出发生单相接障消弧线圈补偿度10％
432 仿真结果
母线三相电压波形图图43示电路中电流正常流通时候三相电压称中性点电压0果接线错误时候A相产生接相电压快速减少BC相电压升高线电压零序电压升高相电压半周波降低0非障线路相电压变原倍零序电压升高相电压
图43 A相接时三相电压波形
图44 中性点电压波形
中性点电压波形图44示障未发生时刻A相电压波形图图45示两图知障发生时刻中性点电压达值正常情况A相电压零幅值相等相位相反
图45 正常情况A相电压
图46 4条线路零序电流波形
线路零序电流波形图图46示障发生时相电压达峰值时刻线路中电容存储电接零序电压源消弧线圈放电零序电流母线回流线路终线路相位逐渐接障线路中含衰减直流分量障线路健全线路区开障发生线路处稳态时线路流电流幅值相位接阶段进行选线十分困难通选取五次谐波流电流进行障线路判
图47 障线路零序电压波形
障线路零序电压波形图47示观察知障线路零序电压中性点电压幅值相相位相
障发生时健全线路A相电流图48示根图片知障发生时刻非障线路电流受扰动段时间电流变正常
图48 健全线路A相电流
障发生时4条线路零序电流波形图图49示根图片出：
（1） 障发生时障线路零序电流幅值约等余三条线路零序电流幅值
（2） 产生接线错误时候正确线路产生零序电流相正常电路产生零序电流产生电流方
（a）线路零序电流波形图
（b）线路二零序电流波形图
（c）线路三零序电流波形图
（d）线路四零序电流波形图
图49 线路零序电流波形图
线路五次谐波图410示明显出障线路（线路1）五次谐波电流幅值远非障线路（线路234）五次谐波电流幅值实现五次谐波选线
（a）线路五次谐波波形图
（b）线路二五次谐波波形图
（c）线路三五次谐波波形图
（d）线路四五次谐波波形图
图410 线路五次谐波波形
结
文仔细分析中性点消弧线圈单相接障MATLAB软件搭建消弧线圈接系统仿真模型分析仿真模型出结：
中性点产生消弧线圈接体系中发出电感电流会消零序电容电流位移五次谐波电容电流受影响五次谐波选线原理消弧线圈接系统通常说单相接系统发生接线错误时候错误电线产生5次零序线路电流波动般等正常线路产生5次谐波电流总量特点线路中挑选出错误线路
（1） 进行现实操作时候通电网络会干扰者破坏说破坏电网里五次电流谐波非刻首先应该找出中电流电线反复五电路电压电流关系进行较确保挑出线路正确
（2） 配电线路会常产生电路短路发生障电路中电流会特五次谐波总量较少种方法挑选线路较合理基础提出五次谐波波包量相结合方式该方法线路波流进行分解然分解波流进行计算分析出结然五组电流进行分析找出发生短路线路障碍线路产生现象结合达预期目标
致 谢
进行文撰写程中导师予非常帮助关爱开始选题方毕业设计完成文撰写老师非常热心予帮助老师理验丰厚实践知识丰富开阔视野机会老师表示衷心感谢
外学姐帮助文写作方面建议表示诚挚谢意
文完成际心久久静步入学开始学文完成期间许老师学朋友学生活中非常关爱点滴进步离开支持鼓励
文完成代表着终点文中尚足处新征程起点
参 考 文 献
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中性点消弧线圈接系统发生单相接时面中性点间串联消弧线圈产生短路电流时三相电压然保持称整体系保护设备会立马停止运行道理讲体系够继续工作两时然时处理障会变成两相者三相电路会出现短路现象旦障出现时找出障问题线路排障保证系统运行安全运行障线路进行选择时非常慎重
篇文章刨析连接面时产生障时具备特征暂态特征MATLAB搭建接系统仿真模型进行仿真验证通分析文五谐波作障参考值计算电流浮动指数获五次谐波障选线判
关键词 消弧线圈接系统 单相接障 障选线 五次谐波
毕业设计说明书（文）外文摘
Title Research on singlephasetoground of arc suppression
coil grounding system
Abstract
When singlephasetogroung fault occurs in the grounding system via arc suppression coil since the arc suppression coil is connected in series between the ground and the neutral point so the short circuit current generated is very small At this point the threephase voltage remains symmetric so the protection device of the system will not immediately trip In theory the system could run for another hour or two However if the fault is not handled in time it may develop into a twophase or threephase short circuit fault Therefore when the fault occurs we must find out the fault line and troubleshoot the fault within a short time in order to ensure the safety of system operation Therefore the study of fault line selection is very important
In this paper the steadystate characteristics and transient characteristics of singlephasetoground fault of the arcsuppression coil grounding system are analyzed and the simulation model of grounding system is built and verified by MATLAB Through analysis this paper takes the fifth harmonic as the fault characteristic parameter obtains the fifth harmonic fault line selection criterion by calculating the amplitude and phase of the fifth harmonic of zero sequence current of each circuit
Key words arc suppression coil grounding system singlephasetogroung
fault line selection 5th harmonic current
目 次
1 绪 1
11 课题研究背景意义 1
12 电流接系统障选线方法综述 2
13 文工作 7
2 中性点消弧线圈接系统发生单相接障分析 8
21 稳态特征分析 8
22 暂态特征分析 10
3 五次谐波选线原理分析 15
31 零序网络特征分析 15
32 障特征量选取分析 16
33 障特征量求取 18
34 选线装置启动 19
4 建模仿真 20
41 仿真软件简介 20
42 仿真模型概述 20
43 仿真结果分析 22
结 28
致 谢 29
参 考 文 献 30
1 绪
11 课题研究背景
电类生活息息相关现代社会国家城市没电会瘫痪国防交通日常生活等等离开电电现代社会基源着国济迅速发展电方面需求量越越满足性安全性求电力系统规模求断增电压等级断提高动化程度越越高供电线路更复杂前提确保社会生产生活正常运行前急需解决问题电网中性点接方式指变电中变压器级电压中性点接方式[1]中性点接方式电网运行影响配电网中性点接方式图11示
图11 配电网中性点接方式
国110kV电网电流接方式3～66kV配电网电流接方式中66kV电网采中性点消弧线圈接方式6～10kV电网部分采中性点接方式部分采中性点消弧线圈接方式[2]北广等发达区电网普遍采电流接方式全国言配电网中性点接方式电流接方式[3]解决电流接障难题意义重实际运行表明单相接障频繁发生电流接障单相接障发生时面中性点间没直接相连者串接电抗器产生短路电流时三相电压然保持称系统保护装置会立刻动作跳闸理说带障运行时保证供电性理带障运行时非障相相电压升高原倍甚发展两相短路三相短路障严重影响电力系统正常运行短时间发现障线路排障确保电网安全电流接系统单相接障选线技术提高供电性提高供电部门户济效益维护电网设备具重意义然现场情况机性受种信号干扰障电零序电流导致单相接障发生实现准确障检测直较困难
12 电流接系统障选线方法综述
前选线方法分4种类：稳态分量选线法暂态分量选线法外施影响法综合选线方法
1基稳态分量选线法[4]
稳态分量出现时间长频率低障检测周期采集障频率求高基稳态分量选线法广泛中性点接系统中实际选线案列表明稳态特征量较选线程中容易受信号干扰选线准确度直高目前基稳态分量选线法
（1） 零序电流幅值法[5]
单相接障发生时障线路零序电流较线路零序电流找出障线路方法原理较简单电网系统中存某条线路电容电流身电容电流情况会造成误判
（2）零序电流相相位法[6]
中性点解系统中障线路零序电流线路流母线非障线路方相反通较线路零序电流方选取障线路障点离互感器较远线路较短时零序电流较会产生时针效应零序电流方难确定容易造成误判
（３）群体幅相法[7]
方法结合（1）（2）两种方法单相接障发生时首先选取零序电流较条线路通较条线路零序电流方进行障选线方法定程度增加选线准确性然会受电流互感器衡电流度电阻线路结构系统运行发生影响
（4） 零序电流功分量法[8]
中性点消弧线圈接系统发生接障时消弧线圈会产生电导时障线路零序电流中会存功分量障线路中功分量占方非障电路相反作选线判方法样会受电流互感器谐振响应时间等方面SVG动态功补偿装置发展尤重
衡电流度电阻线路结构系统运行发生影响中性点电阻接时产生障电流零序电流功分量保证选线准确性
（5） 五次谐波法[9]
中性点非效接系统发生单相接障时障线路零序电流中含量五次谐波五次谐波作消弧线圈阻抗基波5倍线路电容基波15消弧线圈五次谐波分量补偿作工频分量125障线路健全线路五次谐波分布规律类似中性点接系统中零序电流分布规律参零序电流幅值法零序电流相位法进行选线
（6）零序电流增量法[10]
通增消弧线圈失谐度中性点投入电阻降低零序阻抗提高障线路零序电流分继续线路零序电流增量增量线路障线路方法需消弧线圈动调节装置配套选线灵敏度高
（7）负序电流法[11]
单相接障发生时障电流分解出负序分量障线路负序电流非障线路负序电流方相反通较方幅值进行障选线方法准确度高负序电流提取较困难实际情况中容易实现
2 基暂态分量选线方法
中性点消弧线圈接系统中消弧线圈补偿作基稳态分量选线方法准确度低着中性点消弧线圈接系统普基暂态分量选线研究非常重单相接障发生时刻暂态分量幅值非常维持时间短研究造成困扰目前利信号处理技术提取暂态分量
(1)首半波法[12]
单相接障发生时障电流障相电压放电电容电流健全线路充电电容电流组成障相放电电容电流电压骤减引起电容流入维持时间非常短称作暂态电容电流健全线路充电电容电压骤增引起变压器者发电机中性点分配障相电容流入衰减较慢称作暂态电感电流单相接障暂态电容电流处峰值时刻暂态电感电流零健全线路零序电流零序电压相位相障线路相反利述两特点完成障选线实际情况中障定发生相电压出现前瞬间加度电阻影响选线准确度高
(2)波变换法[13]
单相接障发生时障暂态信号中含量高频分量利时域频域容易辨特质提取障暂态零序电流电流特征频带障特征特征频带构造波形相关性分析幅值较极性较量较等形成选线判实现障选线波变换精确分析种信号较微弱信号中存变化较高灵敏性波变换处理障暂态信号准确提取出中包含障特征选线性高正波变换较微弱信号中存变化较高灵敏性极容易受干扰信号影响分解结果坏事先确定基函数根信号进行适应分解
(3)行波法[14]
行波法早中性点直接接电流系统通行波法进行障选线测距引入电流接系统中考虑国配电网电流互感器安装特性老式配电网中节约成仅Ａ相Ｃ相安装电流互感器行波法分基单相电流行波基两相电流行波两类基单相电流行波通较线路单相电流初始行波极性幅值进行障选线基两相电流行波通构造相模变换构造ｆ模电流选线方法会受中性点接方式衡电流等干扰加装ＡＣ相电流互感器配电网中障测距中应十分广泛构成选线测距体装置赖初始波头短距离障时存误判部分行波法采相模转换零模线模电流作障特征母线存联电容器时障线路电容器线路线模行波健全线路线模行波选线方法适
（4）Prony算法[15]
该方法种频谱分析工具解决傅里叶等早期算法存缺点（法分解非线性非稳信号）该方法前面介绍波变换法目样利信号分析手段提取零序电流中暂态分量Prony算法障零序电流分解组正弦函数线性组合特定频率正弦函数障线路健全线路幅值相位进行综合较进形成选线判高频量阻尼频率相位等障特性关系暂态分量进行分析实现选线性高计算量计算耗时长硬件求高相较波分析EMD分解该方法未广泛运障选线中
（5）希尔特黄变换[16]
希尔伯特黄变换(HHT)1988年美籍华Huang等提出称里程碑式算法该方法通验模态分解(EMD)信号分解成限固模态函数(MF)分量残余分量ＭＦ进行Hilbert变换物理意义瞬时频率中核心EMD年关EMD障选线研究断涌现学者包括HuangEMD进行改进目前总体均验模态分解(EMD)补充总体均验模态分解(CEEMD)改进总体均验模态分解等适应分解非线性非稳信号广泛波分析相事先选取基函数完全适应障电流进行分解分解出IMF分量高频低频次排列方法结合障特征利率高选线性高EMD算法身存缺陷包络线拟合容易造成欠充现象边界效应问题停止准等造成分解出IMF分量精确影响选线结果
３外施影响法
外施影响法需提取障电流选线方法具体分：拉路法注入信号法等
（1）拉路法[17]
配电网发生单相接障时会产生零序电压绝缘监测装置检测零序电压发出报警障线路拉闸零序电压消失绝缘监测装置位报警解种方法理简单实重负荷较少区域次拉闸时候会电网进行击供电中断降低供电性安
全性
（2）注入信号法[18]
接相电压互感器中性点加入特定频率信号加特定频率信号障线路中形成通路法流入健全线路中信号监测装置监视条线路中否存加特定频率信号判断出障线路该方法适性窄中性点高阻接间歇性电弧接障时适
４综合选线方法
根前面现算法分析知单选线算法均身局限性样选取优势互补算法进行融合现研究热门目前广泛障选线中方法模糊理拓理工神网络粗糙集理DS证理等
５ 现方法适中性点接方式总结
目前国中性点接系统中性点消弧线圈接系统中中性点消弧线圈接系统广泛
基暂态分量基稳态分量适范围图12示
图12 适范围总结
根图片观察知中性点消弧线圈接系统中适合适零序电流幅值相位较法电流增量法适合中性点解系统中适基暂态分量选线方法适范围较广中性点接系统中性点消弧线圈接系统中够
13 文工作
解决中性点消弧线圈接系统单相接障选线问题文采五次谐波选线法先障发生时暂态特征稳态特征进行详细理分析利MATLABSumlink搭建中性点消弧线圈接系统模型线路五次谐波零序电流相位负荷干扰较需绝化实现相位较研究相位关系意义文通求取线路零序电流五次谐波幅值通较幅值作五次谐波障选线判初步实现障选线设计思路：
(1)广泛阅读文献资料基础现障选线方法进行总结纳
(2)中性点消弧线圈接系统发生单相接时障特征实现选线基础文针中性点消弧线圈接系统单相接障特征进行分析
(3)根障特点规律选取五次谐波零序电流幅值作选线判
2 中性点消弧线圈接系统发生单相接障分析
21 稳态特征分析
中性点产生消弧线圈接体系正常运行时消弧线圈发生作时三相称运行消弧线圈中没电流流电流零线路流电流线路流母线电路产生障碍时候电路产生电流消弧线圈时候接系统产生电流呈现容性消弧线圈会发出相应补偿电流消接电容性电流程称灭弧程中容性电流会减时接相电压会减非接相电压会变破坏三相称会严重影响电力系统正常运行
图21 中性点消弧线圈接系统简化图
中性点消弧线圈接系统模型简化图图21示假设现电力系统电源穷中性点消弧线圈接3条出线保证差异性根电线线路距离虚拟电路A相产生单相具接障碍线路障发生稳态特征分析
没障发生时电力系统三相称运行相电压称时线路会流消弧线圈障发生时线路A相电压变零健全线路（二三）电压变线电压中性点电压变相电压时电流消弧线圈流电力系统电流呈感性健全线路电容通障点流回线路中零序电流会消弧线圈感性电流消成消弧线圈补偿剩余电流
线路零序电流表示：
(21)
定义失谐度：
(22)
中表示电容电流表示感性补偿电流消弧线圈流电力系统电流系统流入见流两电流会抵消部分现象称作消弧消弧线圈补偿分欠补偿完全补偿补偿三种方式次完全补偿时失谐度时电容电流等感性补偿电流时系统会发生串联谐振系统会产生量谐振会产生谐振电压会电力系统产生危害造成量济损失般采取样欠补偿方式采线路中零序电流会消弧线圈感性电流抵消变消弧线圈补偿残余电流时电力系统运行方式发生改变然会发生谐振实际运行时采时补偿方式<0时残余电流母线回线路障电流变感性电流说零序电路产生电流恒定发生流通障碍电流幅法失作完整电路零序电流方发生障碍电流方相零序电路产生电流相法失效
中性点消弧线圈接系统采补偿方式补偿线路零序电流会抵消通较零序电流幅相已适合系统中适文研究五次谐波选线法作选线判断
分析发现够出中性点消弧线圈产生接体系产生项接障时稳态特征：
(1)系统消弧线圈接时障相电压零非障相变线电压
(2)系统然三相称运行线电压幅值相相差120°时供电受影响
(3)中性点电压变正常运行时相电压
(4)非障相零序电流三相电容电流总方母线流电路
(5)补偿时障线路零序电流母线流线路抵消作确定
实际运行时稳态分量幅值较般难辨障相非障相选线准确度会降低
22 暂态特征分析
中性点产生消弧线圈接体系发生接障碍短期等效程 [19]图22示开关K处合时作暂态程
图22 暂态等效网络
中：表示零序电压源
电阻表示消弧线圈功损耗电阻
表示消弧线圈电感分量
表示电网三相电容
表示电源线路零序回路中等值电感
表示零序回路中等值电阻
文暂态电容电流暂态电感电流暂态接电流进行分析
221 暂态电容电流分析
系统零序电容电流表示：
（23）
中表示零序电压幅值表示震荡频率发生障时线路零序电流初相位
时暂态电容电流呈周期性衰减时暂态电容电流呈非周期性衰减目前国电力系统言般接电阻会周期衰减
零序电容表示：
（24）
震荡分量衰减系数回路时间常数电容电流振荡分量振角频率回路振荡角频率振荡分量衰减系数间满足关系[]：
(25)
（25）进行拉式变换：
(26)
中电容电流幅值配电网单相接障正常发生相电压瞬间值时刻障合闸角90°时刻理分析实验结果表明线路架空线时振荡频率范围300～1500Hz时电缆线路说电感架空线电容确架空线振荡频率架空线高范围1500～3000Hz衰减持续～１工频周期[20]
222 暂态电感电流分析
消弧线圈回路进行微分分析电容元件零状态响应分析类似出消弧线圈感性电流表达式：
（27）
消弧线圈发生作时出方程：
（28）
式中：N表示消弧线圈匝数
表示消弧线圈铁芯中磁通
消弧线圈磁化曲线般情况线性时感性电流代入（28）进行拉式变换：
（29）
式： 稳定状态磁通
补偿电流相位角
消弧线圈阻抗
表示电感回路时间常数
电网运行时远消弧线圈阻抗公式（29）写成：
（210）
暂态电流表示：
（211）
（212）
（213）
（214）
中：电感电流幅值
电感电流暂态直流分量
电感电流稳态交流分量
振动频率电源震荡频率致两者持续衰减2～5频周期里暂态电容电流振荡分量频率相较明显出两者频率相差式（214）障合闸角时暂态电感电流时暂态电感电流[20]
223 暂态接电流分析
暂态等效网络等效串联支路消弧线圈支路联零序电压作电源话接点电流消弧线圈支路串联支路电流式（24)（26）：
（215）
稳态分量：
（216）
暂态分量：
（217）
214 接点障电流特征
综述接点障特征：
（1） 稳态电容电流接点电流暂态分量暂态电感电流组成稳态分量值般障特征明显稳态分量选线方法适合消弧线圈接系统中
（2） 式（217）知暂态分量暂态电感电流会相互叠加接电流暂态分量会变障特征会变明显
（3） 接电流暂态分量受度电阻障合闸角等素影响时暂态电感电流值达暂时性电感电流量 成高值时候电容流震荡量种情况零序电路产生电流量感性较弱暂时性电流值达时暂态零序电流电容电流呈周期震荡衰减
（4） 接电阻越暂态电流震荡频率越低暂态电流幅值会减接点电流暂态程持续时间会变短
215 单相接障暂态接电流特征总结
（1）电路产生接线错误时候接部分电流暂态特性取决暂态电容电流
（2）暂态发生时相电压产生暂态电容相位角电流流相暂态电容产生电流幅值障发生相电压峰值附时达障发生相电压零点附时时达
（3）障刚刚发生时正常线路暂态零序电路产生电流总线产生障碍线路暂时性零序电路产生电流方相反该电流变化幅度高正常电路电流起伏电线总线路发生接线错误时全部电线暂时性零序电路产生电流皆总电线
（4）暂态零序电流稳态零序电流相幅值存短时间述分析知道通线路障初始阶段线路暂态零序电流幅值相位筛选出障线路选线程暂态零序电流特征较明显灵敏度较高存足选线利时间短
3 五次谐波原理分析
31 零序网络特征分析
消弧线圈产生接线路中单相接时候图31示
31 消弧线圈接电网中单相接时电流分布图
线路三A相接时箭头符号表示电流流线路中A相电流零B相C相身电容电流线路始端零序电流表示成：
(31)
电容性产生电流母线流线路错误电线里B相C相情况非障线路异流电流身电容电流接点流回总电流B相C相消弧线圈电感电流三者总电流[21]：
(32)
消弧线圈产生电流补偿发生变化时接点流回总电流会发生改变：
（1）完全补偿接点电流零
（2）补偿接点电流呈感性
（3）欠补偿接点电流呈容性
定义补偿度采补偿时p取值
总结述分析出：
（1） 电网中级元件电容组成零序电路零序电路点阻力较中性点消电线圈接体系产生单相接障碍时候作障点产生零序电压该零序电压障发生前零序电压幅值相等方相反该体系全零序电压发出
（2） 果全部补偿时候电流非正常电路时候电流量高身电流电容流实际流根总流量电路流相发生类现象时候根稳定零序电路方高低观察发生障碍具体电路
（3） 果补偿方法时候电流短路线路电流身电流电容功率流旧总电流流正常电路电流流相产生种现象时候类方法鉴电路具体缺陷电路产生补偿度中性点显然接体系样根零序电流高低鉴具体电路缺陷
32 障特征量选取分析
次谐波选线方式算较家接受办法适性较高力推广种方法够应中性点消接体系产生五次谐波线路情况消弧线圈产生补偿电流占需补偿电流部分时消弧线圈产生补偿电流非常微弱够电线中中性点接体系进行充分研究障碍电线流五次谐波电流量电流流完整电路产生电流方相反够原选择合适电线
研究项目中中性点消弧线圈接体系产生损伤原具体进行研究分析五次产生谐波基波情况够里面出结果：
（1） 单相接体系产生障碍时候正常电线线路产生电流线路电容性时超前电压90°
（2） 中性点消弧线圈产生接体系中该弧线圈产生电流补偿性零序电路基波产生电流方改变产生缺陷电路中基波电流高低正常电路间总量定相方发生改变说基波分量方法进行挑选正产电路方法准确选择谐波分量方法
（3） 谐波分量方法行原：消弧线圈产生补偿电流零序基波电流产生影响产生总量够根电路电容量判断相n次谐波说电容产生抗性低基波n分消弧线圈产生抗性成倍增长推断出消弧线圈阻力电容阻力消弧线圈补偿性性产生电流零序谐波会阻碍谐波电流产生障碍性电力体系谐波电流般产生变压系统发电机电磁系统担负非线性效应机器运转时相产生电压般会具谐波存负荷通常感性产生阻抗变化变化负荷电路里产生谐波遇单相接缺陷时候障碍电流通常电压产生电容发生电流电容产生阻力频率增高变低时候谐波会
进行配电时候奇数电流占重较频率逐渐增占重会越越少三谐波电流变压器影响会侧面形成股电流通常会觉产生电流通常会谐波划分成5份均匀分布电网里高级谐波里产生电流容性谐波次数增增感性成分产生谐波次数相反利种原理现象中性点接时候基样
般说较电流接连接5种谐波质量具特征：
(1) 5次谐波里发生障时候零序电流量延5次谐波零序电压90°
(2) 正常电路里5 次谐波里零序电流非常弱时高 5 次谐波零序电压 90°方法够确保选出电线正确
33 障特征量求取
傅立叶法国数学家物理学家1807年提出热传播文推导出著名热传导方程求解该方程时发现解函数三角函数构成形式表示提出函数发展成三角函数穷级数傅立叶级数傅立叶级数创立发展日领域已离开傅立叶级数见意义重傅里叶算法傅里叶级数导出通滤波滤掉高频低频部分该方程式够表示：
（33）
式123……表示谐波次数信号中五次谐波分量正弦值余弦值表示成：
（34）
函数中五次谐波分量：
（35）
式合角公式展开：
（36）已知五次谐波效值相位角：
（37）
梯形法式进行积分求导出傅里叶系数：
（38)
中N值采样频率确定采样频率确定时信号五次谐波分量正弦值余弦值确定计算出傅立叶系数
傅立叶计算方法根傅立叶级数推算出果征信号周期够精准推算出中基波量具体电流中规律性分量产生电流变化性根指数性周期变化断连续具直流分支低频分支时输电线电流产生电容导致短暂高频流量中电流成分安装点保护线路产生障碍方二者间产生反射消耗时间非基波分量成倍增加时高频分量时间减少减少傅氏计算方法滤掉外直流量分量完整谐波部分分量根指数减少波动分量包括低频数样具抑制作
34 选线装置启动
电流较时候接体系电阻较产生零序电压性较零序电压具特征：
电力体系产生单相接时候发生障碍时候产生零序电压时候该零序电路产生电压必存全部配电体系架空电线产生电路网会产生称零序电路电流电路网中间线路断开时会产生三相接电荷电容相称旧会产生零序电路电压电流较接体系发生电路短路时候三相电路障碍时发出零序电路电压
谐振体系正常运行时候消弧线圈会产生电压电压感受器次开口三角形电路电压般低5V该电压电压传感器机器电压相符导致单相接障碍产生机器具备称性中性位置产生偏差会产生高零序电路电压时电压传感系统二次侧方三角形输出电流值30100V金属器具接保护时候电路产生电压会低100V通常设置30V电压接正常电压电压传感器产生二次零序电路电压高30V时候该系统会开启
4 建模仿真
41 仿真软件简介
电力体系仿真系统划分根方法：时间长短时效性等方法系统方发挥作倚重EMTDCPSCAD种全世界广泛电力系统仿真软件PSCADEMTDC基dommel电磁暂态计算理适电力系统电磁暂态仿真PSAPAC美国EPRI开发全面分析电力系统静态动态性软件工具PSASP中国电力科学研究院开发功稳态分析障分析点暂态分析MATLABMath Works公司研发仿真软件机交互性强模块丰富具强数处理力Simulink功模块程序带调参数视模块展现出开发员中利模块搭建仿真模型进行仿真样省横夺必麻烦
MATLB电力系统分析研究重仿真工具MATLABSimulink仿真分析控制系统组步骤：
（1） 搭建控制系统模块指出电流输入输出确定虚拟参数
（2） 运行仿真记录仿真结果
（3） 仿真结果进行分析较
42 仿真模型概述
国家设置配电网络般架空电线产生辐射状系统配电工作室母线产生电线时候员密集者居民区电较时候产生较常产生2030根电线时候产生更电线电网改造发展电路电线长度增加配电工作站分布电线电导率会快增长接电容性产生电流远远高电路需电流量根求发现类配电网络中性位置需弧线圈接系统目前应虚拟分析中性位置弧线圈产生接体系发生障碍4条电线线流量产生放射状网络系统该体系结构图41示
图41 中性点消弧线圈单相接障仿真模型
模型中三相电源线电压60kV频率50Hz连接方式星型接三相变压器变60kV10kV频率50hz连接方式次侧三角形二次侧星型引出中性点负荷变压器变10kV04kV频率50Hz链接方式次侧星型二次侧星型补偿方式补偿模拟四条线路中线路长43km线路二长19km线路三长16km线路4长24km拟采线路距离母线23km处发生A相障接
三相变压器Three phase fault模块具设置项接短路两相系欸短路三项接短路功部原理图示通控制部开关通改变电阻值达模拟短路作
图42 三相障相间障相障控制模块
文模拟A相接障闭合A相开关开BC相开关设置障电阻0001ohms接电阻0001ohms渡时间007s～05s勾选Phase A FaultGround Fault设置电路接阻值短路时刻短路电流幅值影响Transition timesTransition status栏必须严格设置矩阵参数第值应状态跳变前者言应着跳变时刻者言应着跳变状态文采单相接障Transition status第值1Transition times矩阵参数第值配合仿真时间选择模拟相电压高点短路相电压零点短路
Simulink里面示波器具波形显示数存储功方便波形数保存示波器History勾选Save data to workspace保存格式Array
43仿真结果分析
431 特征参数仿真参数设置
机器虚拟错误007s时刻发生05s时刻停止采ode23解非刚性微分方程第级采梯形法第二级采Gear法中性点度电阻10Ω障功合闸角0°007s时障距离母线23km出发生单相接障消弧线圈补偿度10％
432 仿真结果
母线三相电压波形图图43示电路中电流正常流通时候三相电压称中性点电压0果接线错误时候A相产生接相电压快速减少BC相电压升高线电压零序电压升高相电压半周波降低0非障线路相电压变原倍零序电压升高相电压
图43 A相接时三相电压波形
图44 中性点电压波形
中性点电压波形图44示障未发生时刻A相电压波形图图45示两图知障发生时刻中性点电压达值正常情况A相电压零幅值相等相位相反
图45 正常情况A相电压
图46 4条线路零序电流波形
线路零序电流波形图图46示障发生时相电压达峰值时刻线路中电容存储电接零序电压源消弧线圈放电零序电流母线回流线路终线路相位逐渐接障线路中含衰减直流分量障线路健全线路区开障发生线路处稳态时线路流电流幅值相位接阶段进行选线十分困难通选取五次谐波流电流进行障线路判
图47 障线路零序电压波形
障线路零序电压波形图47示观察知障线路零序电压中性点电压幅值相相位相
障发生时健全线路A相电流图48示根图片知障发生时刻非障线路电流受扰动段时间电流变正常
图48 健全线路A相电流
障发生时4条线路零序电流波形图图49示根图片出：
（1） 障发生时障线路零序电流幅值约等余三条线路零序电流幅值
（2） 产生接线错误时候正确线路产生零序电流相正常电路产生零序电流产生电流方
（a）线路零序电流波形图
（b）线路二零序电流波形图
（c）线路三零序电流波形图
（d）线路四零序电流波形图
图49 线路零序电流波形图
线路五次谐波图410示明显出障线路（线路1）五次谐波电流幅值远非障线路（线路234）五次谐波电流幅值实现五次谐波选线
（a）线路五次谐波波形图
（b）线路二五次谐波波形图
（c）线路三五次谐波波形图
（d）线路四五次谐波波形图
图410 线路五次谐波波形
结
文仔细分析中性点消弧线圈单相接障MATLAB软件搭建消弧线圈接系统仿真模型分析仿真模型出结：
中性点产生消弧线圈接体系中发出电感电流会消零序电容电流位移五次谐波电容电流受影响五次谐波选线原理消弧线圈接系统通常说单相接系统发生接线错误时候错误电线产生5次零序线路电流波动般等正常线路产生5次谐波电流总量特点线路中挑选出错误线路
（1） 进行现实操作时候通电网络会干扰者破坏说破坏电网里五次电流谐波非刻首先应该找出中电流电线反复五电路电压电流关系进行较确保挑出线路正确
（2） 配电线路会常产生电路短路发生障电路中电流会特五次谐波总量较少种方法挑选线路较合理基础提出五次谐波波包量相结合方式该方法线路波流进行分解然分解波流进行计算分析出结然五组电流进行分析找出发生短路线路障碍线路产生现象结合达预期目标
致 谢
进行文撰写程中导师予非常帮助关爱开始选题方毕业设计完成文撰写老师非常热心予帮助老师理验丰厚实践知识丰富开阔视野机会老师表示衷心感谢
外学姐帮助文写作方面建议表示诚挚谢意
文完成际心久久静步入学开始学文完成期间许老师学朋友学生活中非常关爱点滴进步离开支持鼓励
文完成代表着终点文中尚足处新征程起点
参 考 文 献
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