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基于希尔伯特—黄变换的小电流接地故障选线研究_论文

21 年第 0 01 9期  ( 总第 16期) 3   沿 海 企 业 与 科 技  C A T LE T R RS SA D S IN E&T C N L G   O S A  N E P IE   N  C E C E H OOY N 0 ,0 1 O. 2 1  9 ( u lt eyNO.3 ) C muai l  v 1 6    基于希尔伯特一黄变换 的小 电流接地故障  选 线研究  乔 月辉 , 林 之, 孔金 根 , 叶夏 杰  [ 摘 要] 在 非有 效接地 电网中, 单相接 地故障发 生的概率最高 , 系统造成的威胁也 最大。由于单相接地故障电容  对 电流数值较 小, 故障信号信噪偏低 , 使得 选线难度偏 大, 特别是经 消弧 线圈接地 方式下 , 其接 地 电流更 小, 因此小电流接地  系统单相接地故障选 线问题 多年来一直 未能  得到很好的解决。文章 引入信号处理方法希 尔伯特 一黄 变换 对故 障特征量进  行模 态分解和希 尔伯特 变换 , 比较 其高频分量的一阶差分方向从 而判 断故 障线路 ; 并使用 MA L B软件搭建模 型 , TA 模拟单  相接地故 障, 通过对暂态零序 电流分量信 号进行 处理 , 到方向相反的故障线路 , 据仿真 结果验 证该方法的准确性和有  得 依 效性。   [ 关键词 ] 小电流接地 系统 ; 单相接 地故障 ; 尔伯特一 黄变换 ; 希 故障选线  [ 作者简介 ] 乔 月辉 , 山供 电局 实习生 , 究方向: 象 研 电力 系统及其 自动化 , 浙江 习生 , 研究方向 : 电气工程及其 自动化 , 江 浙 象山,17 0 林之 , 山供电局实  350 ; 象 象山 ,17 0 35 0  象山 ,170 孔金根 , 3 50 ; 象山供 电局 实习生, 究方向 : 研 电气工程及 自动化 , 浙  江 象山,17 0 叶夏杰 , 350; 象山供 电局 实习生, 究方向: 研 电气工程及其 自动化 , 浙江 [ 中图分类号 ] M7  T 3 [ 文献标识码 ]   A [ 文章编号 ] 07 72 (010— 07 00  10— 7321)9 07— 04 一 、 引  言  的分解 , 且能客观地处理分析非线性非平稳信号 ,   。 随着城市 电网的改造 ,电缆供 电线路逐渐增  可 以判定单相接地故障线路圆  加 ,城市电网也改用 中性点经消弧线 圈接地或经  二 、小 电流接地 电网单相接地故障过程  ( ) 一 小电流接地系统单相接地故障的电流特  电阻接地的运行方式 。小电流接地系统发生单相  及 特征量分析  接地故障的概率极大 , 占到总故障的 8%左右 , 0 是  一 种较为常见故障。我 国中压电网一般采用小 电  性分析  小电流接地系统经消弧线圈接地 , 当其发生单  相接地故障时, 电容电流的分布如 图 1 所示 :   由图 1 可以清晰地看出, 在接地点处增加一个  流接地方式 。但是小 电流接地 电网单相接地故障  时电流小 , 单相接地故障选线 困难[  1 ] 。 由于在小电流接地系统中单相接地故障等值  网络是一个强 的容性网络 ,线路 电容 电流的暂态  电感 电流  o L 假设线路 Ⅱ中发生 A相接地故障, 同  分量往往 比其稳态分量要丰富得多。另外 , 消弧线  时在接地点增加了一个电感分量的电流。   圈对暂态成分几乎不起作用 ,因此暂态量选线方  。 ●   ●   法基本不受 中性点接地方式 ( 不接地或消弧线圈  1" 1   Uo   — — EA   = 一— —   』L   接地 ) 的影响。希尔伯特一黄变换特点在于它是基  于信号局部特征 ,能够对信号进行 自适应 的高效  jo   ( L jL m  7  7 那么在接地点处流 向系统 的接地 电流除 了系  线  路  I   线  路  I  I 图 2 单相金属接地故障时暂态电流等值 电路图  相 电压骤 降产 生 的放 电 电容 电流 ,其 衰减 速度 很  图 1 电容 电 流 流 向 图  快 , 向为母 线 指 向接 地点 处 ; 一 个是 充 电电容  方 另 统对地 电容电流外 , 还包含电感电流 , , j ; 。 即;= +      式 中,c表示 电网中的各元 件对地 电容 电流之  Ir . 和, 计算公式 :   电流, 其是 由于非接地相电压快速升高产生的, 故  障点的电容 电流具有周期性衰减特性 。当故障相  在  = 接地时 ,   此刻 电压达到峰值 , 暂态电容  Z  I z 3  c o c =- Ea o   jc Ig 于 I,的程度 用过 补偿度 P来 表示 , z: c k z ,   P:   二   I   x .   .  电流的自由振荡分量的幅值最大 , , J= 在H ̄ t   -] j ' 2 O  Cy ,   接 地相 在 电压 过零 时 刻 发生 接 地 故 障 ,则 自由振  荡分量的电流幅值最小。   消 弧线 圈补偿 的 电感 电流 由两部分 组成 , 即暂  ( 般 P 5 一1%, 一 = % 0 即为过 补 偿 )由于  和 c , L ∑的  态直流分量和稳态交流分量 。前者由接地故障时  相位正好相反 ,从接地点流人 电网中的电流会变  小 。由于电网中一般都会选择过补偿方式的消弧  线圈接地方式 , 故障电流有如下特点:   i 由于电感 电流对 电容 电流 的补偿作用 , 故  障线路上的零序电流将会大于其对地电容电流。   i由于补偿度并不是很大 ,接地故障点处 的  i 刻的电源相角 决定其幅值 ,   当  = 时,该分量    Z   数值最低 ; = 时 , 当  0 其值最大。   因此可

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