蘇墨袖

本文通過(guò)對(duì)配電線路接地系統(tǒng)的仿真分析，對(duì)系統(tǒng)的所建模型仿真單相接地，兩相接地短路結(jié)果進(jìn)行定性分析，評(píng)價(jià)系統(tǒng)故障后各電氣量的矢量值。進(jìn)一步對(duì)兩相接地仿真出的結(jié)果取點(diǎn)計(jì)算得出仿真的電氣量值，并根據(jù)計(jì)算得出數(shù)據(jù)設(shè)置保護(hù)，并分析保護(hù)動(dòng)作情況。要求保護(hù)在線路內(nèi)部的任何一點(diǎn)上兩相接地短路都能可靠動(dòng)作，在線路外部故障時(shí)，保護(hù)可靠不動(dòng)作。

1.傅立葉算法基本原理

傅里葉算法（簡(jiǎn)稱傅氏算法）的基本思路來(lái)自傅里葉級(jí)數(shù)，算法本身具有濾波作用。該算法廣泛的用于線路，發(fā)電機(jī)，變壓器等元件的保護(hù)，也可以用于測(cè)量，檢測(cè)等。它假定被采樣的模擬信號(hào)是一個(gè)周期性時(shí)間函數(shù)，由基波和各次諧波以及直流分量組成。表示為：

（1-1）

式中a_n、b_n分別是直流、基波和各次諧波正弦項(xiàng)和余弦項(xiàng)的振幅。對(duì)基波分量有

（1-2）

根據(jù)、與角度的關(guān)系，可以

如果采用2周付氏算法提高計(jì)算精度，求、離散化公式為

（1-3）

（1-4）

（1-5）

（1-6）

（1-7）

（1-8）

與式（1-7）和式（1-8）一樣，也可以用2周傅氏算法。

式中N——信號(hào)的1周采樣點(diǎn)數(shù)，要求是整數(shù)，因此需要用采樣頻率自適應(yīng)技術(shù)。N取值與信號(hào)中諧波分量有關(guān)，應(yīng)取完整的最大諧波分量。如信號(hào)中3次諧波最大，N可以取12、18或24。

n——諧波次數(shù)

求a₁、b₁離散化公式可以展開(kāi)合并以減少費(fèi)時(shí)的乘法計(jì)算。

計(jì)算電流和電壓的相量，包括有效值和相角。計(jì)算有效值時(shí)只要將其模值乘以比例系數(shù)即可，但是為了計(jì)算精確度，需要用浮點(diǎn)計(jì)算，一般用于測(cè)量。計(jì)算阻抗值，用于距離保護(hù)，發(fā)電機(jī)保護(hù)等，設(shè)對(duì)基波分量有

2.配電線路仿真建模

某Ⅰ線各項(xiàng)數(shù)據(jù)設(shè)置如下：M側(cè)電源電壓為：KV，正序阻抗和負(fù)序阻抗，零序阻抗；N側(cè)電源電壓為：KV，正序阻抗和負(fù)序阻抗，零序阻抗；線路長(zhǎng)7.094km，正序阻抗，零序阻抗。建立該線路的仿真模型，我們可采用П型線路或分布參數(shù)線路作為仿真線路。但П型線路必須要增加其的段數(shù)來(lái)保證精確度，故我們最后選用分布參數(shù)模型。

3.配電線路接地故障仿真及分析

由于短路點(diǎn)在線路中點(diǎn)，所以故障相A相的電壓下降不大，且送受電端的電壓下降程度相仿。短路電流峰值可達(dá)3000A左右，視送受電端而不同，由于送電端電壓大于受電端電壓，所以送端短路電流大于受電端短路電流。短路瞬間的直流分量都為正值，經(jīng)過(guò)三個(gè)周波的衰減已基本消除。同樣的方式仿真線路中點(diǎn)兩相接地短路，輸電線路末端兩相接地短路，輸電線路外部?jī)上嘟拥囟搪贰？梢缘玫剿汀⑹芏穗妷弘娏鲌D。

由于B，C兩相接地短路，我們就要分別討論B相和C相的動(dòng)作情況；正常情況也只要討論一相就足夠了。下面我們對(duì)所得的仿真圖取點(diǎn)計(jì)算，我們選用上面所述的傅里葉算法。

B相保護(hù)動(dòng)作情況：

線路中點(diǎn)短路時(shí)：

比較大小后，可得保護(hù)動(dòng)作。

線路外部短路時(shí)：

比較大小后，可得保護(hù)可靠不動(dòng)作。

C相保護(hù)動(dòng)作情況：

線路末端短路時(shí)：

由I_M/I_N=a+jb得出：a=0.9663，b=0.4219

比較大小后，可得保護(hù)動(dòng)作。

線路外部短路時(shí)：

比較大小后，可得保護(hù)可靠不動(dòng)作。

可見(jiàn)，帶制動(dòng)特性電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)可以可靠地保護(hù)建高Ⅰ線。

并且計(jì)算相差高頻保護(hù)的動(dòng)作情況。

保護(hù)可靠動(dòng)作。

線路由于其重要性，一條線路上一般設(shè)有兩套微機(jī)保護(hù)裝置，且兩套保護(hù)裝置的保護(hù)原理不同。而我們分別討論了帶制動(dòng)特性電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和相差高頻保護(hù)兩種保護(hù)方法在B，C兩相接地短路時(shí)的保護(hù)動(dòng)作情況都很可靠，且在最不利的線路內(nèi)部三相對(duì)稱短路時(shí)，相差高頻保護(hù)仍可靠動(dòng)作，且裕度較大。

4.結(jié)論

仿真得到的結(jié)果可以通過(guò)仿真圖形形象直觀地表示出來(lái)利于定性分析系統(tǒng)正常狀態(tài)和故障狀態(tài)、正常相和故障相的差別。Simulink環(huán)境還提供了圖形采樣模塊方便我們對(duì)仿真圖取點(diǎn)計(jì)算。各種測(cè)量元件使用戶可以根據(jù)不同要求組合測(cè)量元件形成新的測(cè)量工具，以適應(yīng)越來(lái)越復(fù)雜的電力系統(tǒng)和保護(hù)裝置。電力系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程對(duì)保護(hù)影響很大。在發(fā)生兩相接地短路時(shí)，帶制動(dòng)特性電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作情況很好，幾乎不受短路點(diǎn)位置的影響。