psasp软件介绍_pr难还是ps难

基于PSCADEMTDC的小电流单相接地故障模型仿真毕业设计 　　编号毕业设计（论文）题目基于PSCAD/EMTDC 的小电流单相接地故障模型仿真二级学院电子信息与自动化学院专业电气工程及其自动化摘要第一小段，应该介绍一下你论文的意义。然后下面再开始介绍你的工作建立了小电流接地系统的仿真模型，利用电磁暂态程序PSCAD/EMTDC全面仿真了不同故障情况对故障稳态和暂态电压、电流幅值特征和相位特征产生的影响,（这句话太拗口）并得到了相应的零序电压及零序电流的幅值、相位及波形。通过对仿真数据及波形的进一步分析，得出了小电流接地系统发生单相接地故障时的运行特点,验证了小电流接地故障稳态和暂态分析理论的科学性、合理性。为了提取配电网单相接地故障选线和故障测距的暂态故障特征量,基于PSCAD/EMTDC的仿真环境,搭建了小电流接地系统的配电网络仿真模型并综合考虑不同短路时刻、不同接地电弧电阻、不同故障距离和线路长度等多个因素,对配电网小电流接地系统的单相接地故障进行了大量仿真。在配电网单相接地短路故障后的第1个工频周波(0~0.02s)内故障线路的零序电流包络线的变化速度比非故障线路变化缓慢,包络面积大,但与非故障线路首半波极性相反。仿真分析表明此暂态特性不受短路时刻、电弧电阻、故障距离和消弧线圈被偿度的影响,为单相接地故障选线和故障测距的研究提供了理论依据。居然没有目录和参考文献，参考文献至少要30篇，最好超过40篇，要标注在论文里面，你的论文的整体结构还可以，也比较认真，再继续修改一下再拿来我看，要修改好的正式文档关键词：小电流接地系统；单相接地故障；故障选线；PSCAD/EMTDC仿真;选线原理;补偿度;故障相电压AbstractAsimulationmodelofnon-solidlygroundedsystemispresentedinthepaper.Overallsimulatingofamplitudeandphasecharacteristicsofsteady-stateandtransientfaultvoltageandcurrentondiversefaultconditionsisperformedbyusingElectromagneticTransientProgramPSCAD/EMTDC.Theamplitude,phaseandwaveformofthecorrespondingzerosequencevoltageandcurrentcanbeobtainedbythedesigningprogram.Byfurtheranalyzingthesimulationdateandwaveform,thebasicprinciplesandcharacteristicsoflow-currentgroundingpowersystemswerepresented,verifyingtheanalyticaltheoriesofthesteadyfaultandtransientfaultsinglePhasegroundingscientificandreasonable.Thetransientcharacteristicofsingle-phasetogroundfaultisusedforthefaulselectionandfaultdistancedetectionindistributionnetwork.ThedistributionnetsimulationmodelisestablishedfortheNeutralUneffectualGroundedSystem(NUGS),Variousfactors,suchasdifferentshortcircuitime,arc-resistances,faultdistances,linelengthandthecompensationratesofarc-suppressioncoil,shouldbepintooverallconsideration.Thesingle-phasetogroundfaultoftheNUGSissimulatesoastoresearchthetransientcharacteristicsofsingle-phasetogroundfaultindistributionnetwork.Throughanalyzingthesetransientcharacteristicssuchaszero-sequencecurrentandvoltage,fault-phasevoltageandcurrent,itisconcludedthatthesetransientcharacteristicschangewiththedifferentshortcircuittime,arc-resistances,faultdistancesandthecompensationratesofarc-supperessioncoil,whichprovideatheorybasistostudythefaultlineselectionandfaultdistancedetectionforthesingle-phasetogroundfaultindistributionnetwork.Keywords:non-solidlygroundedsystem;single-phaseearthfault;faultyfeederselection;PSCAD/EMTDCsimulation;optionprinciple；compensationrate;voltageoffault-phase没有目录？没有目录？第1章绪论1.1课题研究的意义电力系统中，配电系统同电力用户的关系最密切，最直接，配电网量大面广，担负着直接为广大用户供电的任务，随着社会经济的发展，人们对电力的需求日益增长，同时对供电质量提出了更高的要求。在我国6~66KV配电网中,广泛采用点中性点不接地或经消弧线圈接地(谐振接地)的运行方式，即为小电流接地系统。此种系统发生单相接地故障时电流较小，电网线电压仍然对称，通常允许其维持运行一段时间。但随着系统容量的增长，馈线增多，尤其是电缆线路的大量使用，导致系统电容电流增大，长时间运行可能会发展成两相短路，也易诱发持续时间长、影响面广的间歇电弧过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。因此应尽快找到故障线路排除故障。针对这一问题，多种解决方案陆续提出，然而很久以来没有得到圆满解决。造成选线问题难以解决的主要原因是:第一，故障状况复杂,可能是稳定型故障或断续型故障，可能是电阻型故障或电弧型故障:故障状况不同，产生的故障量在数值上、变化规律上相差悬殊;第二，小电流接地电网单相接地故障电流仅为线路对地电容电流，数值非常小，有些故障情况下零序电流可能低于零序CT下限值，测量误差较大;第三，现场电磁干扰以及零序回路对高次谐波及各种暂态量的放大作用，使检测出的故障成分信噪比非常低;第四，对于架空线路，需使用零序滤过器获得零序电流，而零序滤过器存在不平衡电流，一次电网的不平衡也产生零序电流，这些附加电流叠加在微弱的故障电流上，不容易分离出去。可以看出，选线困难的根本原因是故障信号微弱，并受制于现有的传变测量环节的精度水平，导致各种不利因素的影响非常严重。随着近一二十年信息技术的跨越发展，尤其是小波理论的完善成熟，基于对故障暂态信息进行检测分析的故障选线技术被提出。这种方法主要是利用故障信号奇异性、频率结构的变化以及脉冲响应函数的小波变换来对故障进行识别分析。研究小电流接地系统单相接地暂态过程特点是单相接地故障选线和测距方法的理论基础,目前关于这方面的文献很少。因此，对这一课题重新研究显的更有现实意义。由于本课题涉及面广，对专业知识的要求也比较高，因此，我和田文学共同完成这一课题。我负责对小电流单相接地故障进行建模，并用PSCAD4.2进行仿真，获得图形、数据；田文学用MATLAB7.1进行小波分析，并选出故障线路。1.2课题的国内外研究现状1.2.1小电流接地系统单相接地选线的研究现状电力系统的中性点接地方式是一个综合性的技术和经济问题，它与系统的供电可靠性、人身安全、设备安全、绝缘水平、过电压保护、通信干扰(电磁环境)及接地装置等问题有密切的关系。在原苏联，小电流接地得到了广泛的应用，其保护原理从过流、无功方向，发展到了群体比幅;日本在供电、钢铁、化工用电中普遍采用中性点不接地或经电阻接地的方式，所以选线原理简单，采用基波无功方向方法。德国多使用谐振接地的方式，并于上个世纪30年代就提出了反映接地故障开始时暂态过程的单相接地保护原理。法国在使用中性点经电阻接地几十年后，现在正以谐振接地取代电阻接地，并开发出了基于零序导纳接地保护的选线设备。在我国，从1958年起就一直对此问题进行研究，提出了多种选线方法，并开发了相应的装置。这些方法均以零序电压来启动保护或选线装置，根据是否利用故障电流可分为两类，第一类:如比幅法、比相法、群体比幅比相法、首半波法、谐波电流方向法、五次谐波分量法、有功分量法、能量法以及近年出现的小波分析的方法、最大Isin原理、模糊推理或模式识别来实现故障选线的多种方法;第二类:如拉线法、注入信号跟踪法。其中利用故障电流的方法还可以细分为基于工频量的方法和基于故障暂态过程的方法。在基于稳态量的选线方法中，零序电流法在线路长短差别很大并且故障发生在短线上的情况下，或接地电阻很大故障电流很小的情况下，很容易误判，所以该方法几乎被淘汰。群体比幅比相法及无功方向法在基波电流很小的情况下(如高阻接地或不稳定电弧接地)，不平衡电流、测量误差等干扰因素的影响非常严重，在消弧线圈接地的电网中，需要采用五次谐波进行判断，而电网中五次谐波电压很小，在故障电阻较大的单相接地故障中，五次谐波电流几乎为零。对于有功分量法，在中性点不接地电网中，或无串并联电阻的消弧线圈接地电网中，故障电流有功分量非常小，尤其对于某些故障类型，故障电流本身已经小到很难测准的程度，再从中提取份额很小的有功分量，就很难具说服力。基于电流增量的有功分量选线方法，选线效果会有很大的改善，但电流增量法在故障电阻很大的情况下也会误判，目前主要应用于解决消弧线圈接地电网的选线保护。零序导纳法在国外研究较多，主要用来检测高阻接地故障，这种方法需要复杂的信号处理技术和灵敏、精确的测量传送通道为保障，否则将得不到可靠的基波电流相量，从而误判。对于负序电流法，由于单相接地故障产生的负序分量和零序分量幅值相等，而负序电流的不对称对负序电流影响非常大，当故障电流很小时，信号上的困难比零序更大。最大Isin法理论上消除了CT平衡的影响，但计算过程中需要取一参考信号，若该信号出问题将造成该算法失效，并且计算过程中需求出有关相量的相位关系，计算量大。利用稳态信号的方法由于稳态接地电流微弱，电弧不稳定等原因误选率很高，近年来的研究热点主要集中在利用暂态信号来构造选线算法。在基于暂态量的选线方法中，早期的有暂态电流首半披法，主要是利用零序电压瞬时值与非故障线路零序电流瞬时值在故障后的第一个半波里具有相同的极性，与故障线路零序电流瞬时值则具有相反的极性。首半波法在应用中的问题首先是抗干扰问题，当信号微弱时，通道零漂、不平衡电流等各种干扰可能改变首半波的极性;另一个问题是在某些故障中没有明显的首半波。暂态电流幅值与极性比较法是稳态选线法中的比幅比相法在暂态信号中的推广，通过比较暂态零序电流幅值和极性来选择故障电路。但这种方法理论上分析并不十分严格，并且频带不经划分的暂态信号成分复杂，易引起误判。暂态电流方向法〔161实质上也是一种极性比较法，分别比较特定频带内母线零序电压与本线路零序电流的导数，无需利用其它线路信息，具有“自具”特点。小波理论的完善与发展为选线算法提供了有力的工具，利用时间有限且频带也有限的小波函数代替稳态正弦信号作为基函数对暂态信号进行分解，可以更好地反映暂态信号包含的频率成分随时间变化的特点。其它的利用故障电流的方法还有能量法，把故障后的全部过程均以能量的观点来解释，根据系统接地后能量函数的符号和大小来识别故障线路。模糊推理、模式识别的方法，实质就是应用模糊推理对群体比幅比相方案进行完善，将多种方案综合考虑，按模糊决策组合来确定故障线路。若将故障后各条线路零序电流看成某类故障的一个模式，通过神经网络对样本训练与学习来判断此故障模式所属类别来选线，就是典型的模式识别问题。这些方法目前还停留在理论研究阶段，具体应用效果还需进一步验证与研究。不利用故障电流的方法有传统的拉线法，即故障发生后采用人工逐条线路拉闸的方法判断哪条线路出现故障，当故障线路被拉闸时，接地故障指示将消失，这就可以确定故障线路。拉线法会造成一些用户的瞬时停电，并对电网形成冲击，容易产生操作过电压和谐振过电压，这种传统的人工选线方法既浪费人力，增加设备负担又降低了供电的可靠性和安全性。另一种不利用故障信息的方法称为信号注入法或“S注入法”，主动地注入一个选线信号，思路上很先进，但仍有如下几个缺点:①注入信号的功率不够大，变换到高压侧的注入信号非常微弱，很难准确测量；②非故障线路中也会有注入频率的对地充电电流，在故障电阻较大的情况下，故障线路与非故障线路上的信号差异不明显；③需要阶加信号装置。综上所述，小电流故障选线保护从构造思路上、设计方法上形式多样，充分说明了选线保护问题的重要性和复杂性。选线保护装置多年来的运行情况也暴露出在保护原理、技术上的不成熟，因此研究新的保护原理和开发新的保护装置仍然是十分迫切和必要的。1.2.2电力系统仿真软件的应用现状电力系统仿真就是通过建立适当的数学模型来模拟实际电路的一种研究方法,随着电力系统的不断扩大和网络化,实际电力网络拓扑系统变得越来越复杂,而这时候掌握高效的模拟仿真计算软件也变得越来越重要,随着计算机技术的不断发展,电力系统仿真软件已成为电力系统工作者进行电力系统规划、保护、调度及故障研究的重要工具。当今比较流行的电力系统仿真软件有：加拿大Manitoba大学高压直流输电研究中心DennisWoodford博士等人研制的用于电力系统时域和频域仿真计算的软件包PSCAD/EMTDC;最初由加拿大不列颠哥伦比亚大学(UBC)的H.W.Dommel教授创立,又经过很多专家的共同努力而不断完善的电力系统分析程序EMTP；德国西门子公司开发的NE-TOMAC软件；美国电力公司(PTI)开发的PSS/E(PowerSystemSimulatorforEngineering),Mathworks公司开发的MATLAB(大于5.2版本)中所包含的PowerSystemBlockset(PSB)工具箱；以及中国电力科学院给出的基于DOS系统的电力系统潮流,暂态稳定和短路电流计算的仿真软件PSASP等。上述几种软件的应用现状:1)EMTP和NETOMAC都是世界范围通用的电力系统仿真软件,其特点为计算速度快、结果准确度高、功能强大,几乎可以对任何复杂电力网络进行模拟。EMTP不仅用来研究电力系统的电磁暂态过程,而且可以用来求解一般的电气电子线路,以及能等价地用电气电路来分析任何问题,都可以用EMTP来求解。NETOMAC在时域可对电力系统的电磁暂态过程和机电暂态过程进行仿真。NETOMAC不仅是一个优秀的电力系统计算机仿真软件，而且还可广泛应用于电力系统的实时仿真。2)PSS/E是一个集成化的交互式软件,主要用于电力系统的潮流计算,界面友好,可有计算机软件人员对其进行界面设计。可与多种输出设备相连,输入输出可根据用户要求进行设计,它要求使用者有一定的编程基础,输入不如EMTP和PSASP方便。3)PSB特点为可以对复杂的控制方法进行仿真,如神经网络、模糊控制、鲁棒特性等,而且界面相当友好,有在线帮助等功能,但其运算速度比其它软件要慢。4)PSASP特点在于其使用简单,功能简单齐全,但计算模式有局限性,不易进行复杂模型的算法仿真。5）PSCAD/EMTDC自1976年开始至今,经过大量的研发、拓展、完善工作,软件包已具有丰富、准确的件库、模型库,成为以EMTDC为核心,以PSCAD为图形界面友的新一代仿真程序。软件包以精确、高效、便捷、界面友好等特点被广大电力系统研究、分析人员所推崇,广泛用于电力系统暂态过程计算、直流系统分析与工程研究、FACTS控制器设计、电能质量现象分析和电力电子器件设计等领域。综上所述，电力系统系统数字仿真是一门新兴学科，是计算机科学、计算数学、控制理论和专业应用技术等学科的综合。系统仿真包括建立数学模型、建立仿真模型和在模型上做试验3个主要步骤。综合考虑各种仿真软件，并结合本科阶段课程学习情况，以及PSCAD/EMTDC对电力系统暂态分析的专业性、方便性，拥有完整全面的件库，稳定的计算流程，友好的图形界面，使它在全世界得到了广泛的应用。在我国国内，电磁暂态程序中用的最多的也是PSCAD。故最后选定PSCAD/EMTDC4.2来实现对此次设计的仿真。1.2.3本论文的主要工作本论文针对小地流接地系统的自身特点，电流接地系统的单相接地故障选线这一难题。主要完成以下几方面内容:1)分析小电流单相接地故障暂态信号；2)了解小电流接地系统的特点，建立一35kV配电网的PSCAD/EMTDC仿真模型，并仿真在不同接地点、过渡电阻、合闸角等状况下的单相接地故障信号；3)用MATLAB7.1对波形进行简单处理分析。第2章PSCAD/EMTDC软件简介DennisWoodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了EMTDC的初版，是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件，PSCAD是其用户界面，PSCAD的开发成功，使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端。可模拟任意大小的交直流系统。操作环境为：UNIXOS,Windows95,98,NT等；Fortran编辑器；浏览器和TCP/IP协议。2.1功能可以发现系统中断路器操作、故障及雷击时出现的过电压可对包含复杂非线性件（如直流输电设备）的大型电力系统进行全三相的精确模拟，其输入、输出界面非常直观、方便进行电力系统时域或频域计算仿真电力系统谐波分析及电力电子领域的仿真计算实现高压直流输电、FACTS控制器的设计2.2技术背景程序EMTDC（ElectroMagneticTransientinDCSystem）是目前世界上被广泛使用的一种电力系统仿真分析软件，它即可以研究交直流电力系统问题，又能完成电力电子仿真及其非线性控制的多功能（VersatileTool）工具。PSCAD（PowerSystemComputerAidedDesign）是EMTDC的前处理程序，用户在面板上可以构造电气连接图，输入各件的参数值，运行时则通过FORTRAN编译器进行编译、连接，运行的结果可以随着程序运行的进度在PLOT中实时生成曲线，以检验运算结果是否合理，并能与MATLAB接口。EMTDC/PSCAD主要功能是进行电力系统时域和频域计算仿真，典型应用是计算电力系统遭受扰动或参数变化时，电参数随时间变化的规律；另外EMTDC/PSCAD还可以广泛的应用于高压直流输电、FACTS控制器的设计、电力系统谐波分析及其电力电子仿真。软件还可以作为实时数字仿真器（RealTimeDigitalSimulator，RTDS）的前置端(FrontEnd)。此外，EMTDC/PSCAD还具有强大的自定义功能，用户可以根据自己的需要创建具有特定功能的装置。实时回放系统（RTP）是基于EMTDC/PSCAD软件的测试系统，它可以结合EMTDC/PSCAD计算产生的结果（信号）来测试继电保护系统、控制系统及监控系统。2.3主要的研究范围PSCAD/EMTDC在时间域描述和求解完整的电力系统及其控制的微分方程(包括电磁和机电两个系统)。这一类的模拟工具不同于潮流和暂态视定的模拟工具。后者是用稳态解去描述电路(即电磁过程)。但是在解电机的机械动态(即转动惯量)微分方程。PSCAD/EMTDC的结果是作为时间的即时值被求解。但通过内置的转换器和测量功能(象实有效值表计，或者快速傅里叶变换频谱分析等)。这些结果能被转换为矢量的幅值和相角。实际系统的测量能够通过很多途径来完成。由于潮流和稳定的程序是通过稳定方程来代表，它们只能基频段幅值和相位。因此PSCAD的模拟结果能够产生电力系统所有频率的相应，限制仅在于用户自己选择的时间步长。这种时间步长可以在毫秒到秒之间变化。典型的研究包括：研究电力系统中由于故障或开关操作引起的过电压。它也能模拟变压器的非线性(即饱和)这一决定性因素。多运行工具(Multiplerunfacilities)经常用来进行数以百计的模拟从而在下列不同情况下发生故障时最坏的情况。故障发生在波形的不同位置，故障的类型不同，故障点不同。在电力系统中找出由于雷击发生的过电压。这种模拟必须用非常小的时间步长来进行。(毫微秒级)研究电力系统由于SVC，高压直流接入，STATCOM，机械驱动(事实上任何电力电子装置)所引起的谐波。这里需要详细的可控硅，GTO，IGBT，二极管等的模型以及相关的控制系统模型(模拟量的和数字量的二种类型)。对给定的扰动，找出避雷中最大能量。调整和设计控制系统以达到最好的性能；多重运行工具常被用来同时自动调整增益和时间常数。当一个大型涡轮发电机系统与串联补偿的线路或电力电子设备互相作用时，研究次同步谐振的影响。STATCOM或电压源转换器的建模，(以及它们相关控制的详细建模)。研究SVCHVDC和其它非线性设备之间的相互作用；研究在谐波谐振，控制，交互作用等引起的不稳定性；研究柴油机和风力发电机对电力网的冲击影响；绝缘配合；各种类型可变速装置的研究，包括双向离子变频器，运输和船舶装置；工业系统的研究，包括补偿控制，驱动，电炉，滤波器等；对孤立负荷的供电；2.4目前应用情况现在新版的EMTDC/PSCAD不但有工作站版（Workstation），而且有微机版（PC版）,其大规模的计算容量、完整而准确的件模型库、稳定高效率的计算内核、友好的界面和良好的开放性等特点，已经被世界各国的科研机构、大学和电气工程师所广泛采用。我国清华大学、浙江大学、中国电力科学研究院和南京自动化研究所等都相继引进了EMTDC/PSCAD、RTP和RTDS。MATLAB虽然使用很方便，但所得出的仿真结论在行业内的认可程度很低。而EMTDC/PSCAD因拥有完整全面的件库，稳定的计算流程，友好的图形界面，使它在全世界得到了广泛的应用。在我国国内，电磁暂态程序中用的最多的也是PSCAD。2.5各版本限制学生版(Student)教育版(Educational)专业版(Professional)电气子系统11无限制电气节点15200无限制页面模块件32,76832,76865,536表2-1版本2.6目前最新版本：PSCAD第四版强有力和动态的控制卓越的绘图功能最新的与WINDOWS匹配的界面更佳仿真性能强有力的视觉工具延展数据输入和输出工具MATLAB/SIMULINK界面灵活的用户自定义部件数据库新模型（风力发电，新电机，保护继电器件等）第3章PSCAD建模介绍3.1PSCAD工作环境PSCAD的工作环境，包括用户界面的组成，各工作区域的具体分工，Workspace和Projects设置，以及在线帮助系统的全面功能。标题栏标题栏主菜单主工具栏工作空间窗口输出窗口图3-1PSCAD运行界面组成3.1.1件件通常代表一个器件模型，有时以框图形式出现，是PSCAD中电路的基本组成部分。其应用范围比较广泛，通常都有特定的功能，也可以电气、控制、文件或简单的装饰形式出现。图3-2单相变压器件模型件通常包含输入和输出端口，用以连接形成较大的系统。件模型的参数，如变量和常量，可以双击打开其属性框，通过手动输入。定义（Definitions）定义是一个件的蓝图，可以通过设计编辑器定义其所有参数。一个定义可以包含其图形外观、连接点、输入对话框和模型代码。件定义并不是图形实体，而是存储在库工程中。存储在库公正中的定义可以在任意工程中生成实例，而案例工程中的定义只限于此工程，不能用于其他工程。实例（Instances）件实例是件定义的图形“拷贝”，即通常所看到及应用在工程中的实体。准确来讲它不单是拷贝，因为在一个多件系统中，同一件定义可以在一个案例工程中生成多个实例，每一个实例都有自己的实体，而且可以设定不同的参数，甚至是不同于其他实例的图形外观。PSCAD的件都存放在库工程中。打开软件后，工作去窗口中会自动加载库文件，双击可打开，如下图所示界面：文件图3-3件库所有件都按类分成18组，具体为：无源件，电源，混合件，I/O器件，断路器和故障，HVDC、FACTS和电力电子件，输入、输出和标签，变压器，电机，连续系统功能模型，传输线，电缆，表计，保护，外部数据记录及读取，定序器，逻辑件，PI部件。电气面板：包含电路构建所需常用的电气件。节点标签外部节点分叉连接点电流表电压表接地电压表架空线架空线接口电缆电缆接口控制面板：提供常用控制件。数据抽头数据合并数据标签整常数实常数输入输出无线连接输出通道滑动开关开关拨码开关按钮图形框相量图X-Y直角坐标图控制面板注释框附着注释分隔线3.1.2模块模块是一种特殊形式的件，它由基本件组合而成，而且可以包含其他模块，从而可以形成分层系统结构。其运行方式相当于普通的件，除非其不允许参数输入。3.1.3工程工程文件可以包含一个特定仿真的所有信息（输出文件除外），把其放在一个文件中。比如件定义，在线绘图机控制和系统自身的图形结构。PSCAD中包含两种工程文件：库（Library）和案例（Case）。用户的大部分工作是在case中完成的，它除了不能完成库的功能外，可以进行编译，建立和运行。仿真结果可以通过在线检测表和绘图工具直接在case中观察。其文件扩展名为“.psc”。库主要用于存储件定义及可视件实例。库文件首先在如之后，其件定义的实例可用于任意case工程。扩展名为“.psl”。3.2各工作区介绍3.2.1工作空间窗口工作空间窗口不仅仅显示当前所有载入工程，而且给出其数据文档、信号、控制、传输线和电缆、显示器件等等，并可以对其进行拖拽操作。注意：PSCAD库是第一个载入的工程，而且不能被卸载。工作空间窗口分为四个表格式的部分：Projects，Runtime，T-Line/Cables，Files。如下图所示：图3-4工作空间Projects：当载入工程时，就会在Projects中显示其工程名及其描述。可同时载入多个工程，将按照载入顺序排列。当载入多个工程时，可凭借如下图标来区分各工程当前所处的状态：库工程（LibraryProject）未激活案例工程（InactiveCaseProjects）激活案例工程（ActiveCaseProjects）Projects部分主要用于工程间的切换及浏览工程内部，包括直接访问其模块和定义。例如，只要双击列表中的模块，就会直接进入模块的电路页面，双击件定义则会进入件编辑页面，双击工程则会进入主页面。前面提到，每一个在ProjectsSection中列出的工程包含其所有的定义，以及模块层次，组成标准的树状结构，如下图所示：图3-5模块树形结构主页面包含了一个工程中所有的模块实例，有助于了解其工程结构，如下图所示，工程example01的主页面中包含Load、Active、Graph、PF四个模块，而模块Active又包含了一个模块Ctrl，这些模块组成了工程的基本层次结构。图3-6工程举例定义分支（Definitions）包含了工程中件的定义，而存储于库中的件定义不在此列。下图为上例中定义分支：Runtime：树形结构，包含和运行相关的详细信息，比如输出通道、控制、图形等等，可以双击名称进入相应界面。注意：只显示当前激活的工程信息。鼠标右键单击Runtime界面中工程名，弹出菜单如图3-7所示：图3-7分支定义有三种查看模式：Modules、Groups、RadioLinks。Modules：以模块结构显示所有运行对象，Groups：以组的形式显示所有运行对象，RadioLinks：显示所有无线连接件，此件相当于信号传输工具图3-8Runtime界面菜单3.2.2输出窗口输出窗口可以方便的查看仿真反馈和故障解决信息，包括所有由件、PSCAD或EMTDC引起的错误及警告信息。再细分为Build和Runtime信息：Build栏显示主要的原件及PSCAD中的错误及警告信息，包括工程的编译、Fortran、数据、图形文件等等；Runtime栏主要提供仿真运行时的错误和警告信息，即来自EMTDC算法。错误和警告（ErrorsandWarnings）可通过如下图标进行区分：OKErrorsWarnings出现警告时，并不会对仿真造成根本性的影响，仍可仿真，但可能影响仿真结果。但出现错误时，仿真将会停止。可右键PointtoMessagesource定位信息。3.2.3设计编辑器设计编辑器从某种程度上来说是PSCAD仿真环境中作重要的一部分，也是完成大部分工作的地方。它主要用于仿真电路图的构建，并包含件定义编辑器。当打开一个工程师，设计编辑器会自动打开，如下图所示，分为六个子窗口：图3-9定位信息图3-10编辑器窗口可以看到有一些栏是不可用的，即灰色。这取决于你所要察看的内容以及这个工程是否已经编译过。Graphic、Parameters和Script只用于件设计，只有在编译一个件定义时才可用。而当打开一个模块页面时，Graphic也会被激活。按住Ctrl+鼠标左键双击件，可以编辑一个件的定义，或者右键单击件，选择EditDefinition。Circuit窗口是工程打开时的默认察看窗口，PSCAD中的大部分设计工作都将在这里完成，以及所有的控制和电气电路的构建。此时，控制面板和电气面板将被激活，如下图所示：图3-11控制面板和电气面板3.3在线绘图和控制为用户提供了一些特殊的运行件用于在线控制输入数据，并且可以记录及显示EMTDC输出数据，比如图形框、图表、曲线和一些仪表。用户可以直接控制EMTDC的输入变量，所以可以在仿真运行时改变这些变量。对于输出的图形信息或者整个图形框，用户可以把其作为图片复制出来，或者提取其中的变量数据信息。因为PSCAD是EMTDC仿真算法引擎的图形用户界面，所以为了控制输入变量或观察仿真数据，用户必须给EMTDC提供一些控制或观察变量的指令，在PSCAD中即表现为一些特殊的件或运行对象。记录、显示或控制任何PSCAD中的数据信号，必须首先把信号连接到运行对象上。从而运行对象被分成三组：控制器：滑动开关，开关，拨码盘，按钮记录器：输出通道，PTP/COMTRADE记录器显示器：控制面板，图形框，XY直角坐标绘图，多测计，相量计每个运行对象都有其特定功能，也可联合使用达到控制或显示数据的目的。提取输出数据：使用输出通道件导出所需信号，用于图形或表计的在线显示，或送到输出文件。如下图，测量电路中某点对地电压，从电压表中导出数据并显示，或者导出某一未命名信号数据：1.0[ohm1.0[ohm]1.0[ohm]VoltageVoltage1.01.0*输出通道图3-12控制和显示数据的注意：输出通道不能直接连接在电气线上，比如上图左侧电压表测电压处，必须间接转换数据。除此之外，可以连接到任意数据信号。控制输入数据：使用控制运行对象（如滑动开关，拨码盘，开关或按钮）控制输入数据，作为源或特定数据信号。只需在PSCAD电路画布上添加相应控制对象既可。]ohm]ohm1.0[V]ohm1.0[FAULTSCBA拨码盘控制故障类型输入滑动开关控制电压源输入注意：此时控制对象不能手动调节，即呈现灰色，只有在连接控制接口时才能进行手动调节。第4章小电流接地电网故障分析4.1引言电力系统中性点接地方式是人们防止系统事故的一项重要应用技术，具有理论与实践经验密切结合的特点，是电力系统实现安全与经济运行的技术基础。电力系统中性点接地方式有多种形式，基本可以划分为两大类:凡是需要断路器遮断单相接地故障者属于大电流接地方式;凡是单相接地电弧能够瞬间自行熄灭者，属于小电流接地方式。在大电流接地方式中，主要有:①中性点有效接地方式:②中性点全接地方式，即非常有效接地方式，此外还有中性点经低电抗、中电阻和低电阻接地方式等。在小电流接地方式中，主要有:①中性点谐振(经消弧线圈)接地方式;②中性点不接地方式:③中性点经高电阻接地方式等。在中性点非直接接地电网(又称为小电流接地系统)中发生单相接地时，由于故障点的电流很小，而且三相之间的线电压仍然保持对称，对负荷的供电没有影响，在一般的情况下都允许运行1-2小时，而不必立即跳闸，这就是采用中性点非直接接地运行的主要优点。但是在单相接地以后，其他两相的对地电压要升高3倍。为了防止故障进一步扩大成两点或多点接地短路，就应及时发出信号，以便运行人员采取措施予以消除。4.2稳态分析如图3一1所示的最简单的网络接线，在正常运行情况下，三相对地有相同的电容C，在相电压的作用下，每相都有一超前于相电压90的电容电流流入地0中，而三相电流之和等于零川。假设在A相发生了单相接地，则A相对地电压变为零，对地电容被短接，其他两相的对地电压升高3倍，对地电容电流也相应增加行倍，矢量关系如图3-2所示。单相接地时，三相中的负荷电流和线电压仍然对称，因此不予考虑，而只分析对地关系的变化。..BI.BI.CI0CCE.BE.AEk.DICDCU.I.DI.BE.0.IDBU.0.UAE.AE.C I. B C 图4-1简单网络接线示意图图4-2A相接地时的矢量图在A相接地以后，各相对地的电压为 U.AD0 . . .. UBDEBEA3EAej150 . . .. U EE3Eej150 CD C AA 故障点k的零序电压为U.1(U. U. U. )E. 0k3AD BD CD A在非故障相中流向故障点的电容电流为I.BU.BDjC0I.CU.CDjC0其有效值为II3UC,式中U为相电压的有效值。此时，从接地点流回 B C0 的电流为I.I.I.，由图3-2可见，其有效值为I3UC,即正常运行时，D B C D 0三相对地电容电流的算术和。当网络中有发电机(G)和多条线路存在时，如图3-3所示，每台发电机和每条线路对地均有电容存在，设以C、C、C等集中电容来表示，当线路A相接 0G 0 0地后，如果忽略负荷电流和电容电流在线路阻抗上的电压降，则全系统A相对地的电压均等于零，因而各件A相对地的电容电流也等于零，同时B相和C相的对地电压和电容电流也都升高3倍，其电容电流分布在图3-3中用“”表示。图4-3单相接地时用三相系统表示的电容电流分布图在非故障线路I上，A相电流为零，B相和C相中流有本身的电容电流，因此，在线路始端所反应的零序电流为3I.I.I.0BICI其有效值为3I3UC0I 0即零序电流为线路I本身的电容电流，电容性无功功率的方向为由母线流向线路。当电网中的线路很多时，此结论可适用于每一条非故障线路。在发电机G上，首先有它本身的B相和C相的对地电容电流I.和I.，但是， BG CG由于它还是产生其他电容电流的电源，因此，从A相中要流回故障点流上来的全部电容电流，而在B相和C相中又要分别流出各线路上同名相的对地电容电流，此时从发电机出线端所反应的零序电流仍应为三相电流之和，由图可见，各线路的电容电流由于从A相流入后又分别从B相和C相流出了，因此，相加后相互抵消，而只剩下发电机本身的电容电流，故3I.I.I. 0G BG CG有效值为3I3UC,即零序电流为发电机本身的电容电流，其电容无功功0G 0G率的方向是由母线流向发电机，这个特点与非故障相线路是一样的。对于发生故障的线路，在B相和C相上，与非故障的线路一样，流有它本身的电容电流I.和I.，而不同的是在接地点要流回全系统B相和C相对地电容电BII CII流之总和，其值为I.(I.I.)(I.I.)(I.I.)DBCBCBGCG有效值为I3U(CCC)3UC D 0 0 0G 0式中C为全系统每相对地电容的总和，此电流要从A相流回去，因此，从A相0流出的电流可表示为I..I。这样在线路始端所流过的零序电流则为 A D3I.I.I.I.(I.I.I.I.)0ABCBICIBGCG其有效值为3I3U(CC)00 0由此可见，由故障线路流向母线的零序电流，其数值等于全系统非故障件对地电容电流之总和(但不包括故障线路本身)，其电容无功功率的方向为由线路流向母线，恰好与非故障线路上的相反。总结以上分析的结果，可以得出如下的结论:(1)在发生单相接地时，全系统都将出现零序电压。(2)在非故障的件上有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流，电容性无功功率的实际方向为由母线流向线路。(3)在故障线路上，零序电流为全系统非故障件对地电容电流之总和，数值一般较大，电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线。根据以上分析，当中性点不接地电网中发生单相接地时，在接地点要流过全系统的对地电容电流，如果此电流比较大，就会在接地点燃起电弧，引起弧光过电压，从而使非故障相的对地电压进一步升高，使得绝缘损坏，形成两点或多点的接地短路。为解决这个问题，通常在中性点接入一个电感线圈，如图3-4所示，这样当单相接地时，在接地点就有一个电感分量的电流通过，此电流和原系统中的电容电流相抵消，就可以减少流经故障点的电流，因此，称它为消弧线圈。在各级电压网络中，当全系统的电容电流超过下列数值时，应当装设消弧线圈:对3~6kV电网–30A:10kV电网–20A;22~66kV电网–10A。图4-4消弧线圈接地电网单相接地时的电流分布当采用消弧线圈以后，单相接地时的电流分布将发生重大变化。如图3-4所示，当线路上A相接地以后，电容电流的大小和分布与不接消弧线圈时是一样的，不同之处是在接地点又增加了一个电感分量的电流I.，因此，从接地点流回的L总电流为I.I.I. D L C式中，I.–全系统的对地电容电流，可用(-8)式计算;C.I.–消弧线圈的电流，设用L表示它的电感;则I.EA L L jL由于I.和I.的相位大约相差180。，因此，I.将因消弧线圈的补偿而减小。根 C L D据对电容电流的补偿程度的不同，消弧线圈可以有完全补偿(II)、欠补偿 L C(II)和过补偿(II)护三种补偿方式。并可得出如下结论:L C L C(1)当采用完全补偿方式时，流经故障线路和非故障线路的零序电流都是本身的电容电流，电容性无功功率的实际方向都是由母线流向线路，因此，这种情况下，利用稳态零序电流的大小和功率方向都无法判断出是哪条线路上发生了故障;(2)当采用过补偿方式时，流经故障线路的零序电流将大于本身的电容电流，而电容性无功功率的实际方向仍然是由母线流向线路，和非故障线路的方向一样，因此，在这种情况下，首先就无法利用功率方向的差别来判别故障线路，其次由于过补偿度不大，也很难像中性点不接地电网那样，利用零序电流大小的不同来找出故障线路。3.3暂态分析可采用Clarke变换将三相系统变换为没有祸合（耦合）的3个模量系统。在单相接地故障时，暂态模分量网以及参数都与分析稳态的对称分量序网相同，其中0模分量与零序分量含义也相同，在叙述上对二者不加区分。为了更准确地分析故障暂态信号特征，对线路模型采用分布参数模型。设小电流接地系统第i条出线发生单相接地故障，其分布参数线路模型的零序网络如图3-5所示，开关K为断开状态，其中，L、R、C分别为第k条出线 0k 0k 0k单位长度零序电感、电阻和分布电容;D为各出线检测点;L为消弧线圈电感;lk k为出线k的线路长度;n为系统出线数;U为故障点虚拟电源在零序网络中的压f0降。图4-5单相接地故障全频率零序网络等效图健全线路k的入端阻Z 可表示为:OCKZR0kjL0k 0CK jC0k式中为角频率。 cthljRC2LCk 0k0k 0k0k由式(3-12)可知，若由O向变化时线路k将发生无数次串联和并联谐振，其阻抗在低频段呈容性，然后随着频率的增加交替呈现感性和容性。忽略线路电阻健全线路k阻抗呈容性的低频段临界频率可表示为ksks/2L0kC0klk2/LkCk式中，LLl、CCl分别为线路k的零序分布电感和零序分布电容。在0k 0kk k 0kk到频段内，健全线路k可以等效为一集中参数电容。受线路电感影响，等效ks电容要大于实际线路分布电容C，为分析方便，设其仍等于C。k k设’为所有健全线路自身串联谐振频率最小值’minkski则在O到’内，每条健全线路阻抗均呈容性，均可等效为一集中参数电容。对于故障线路i，在D处检测到的背后阻抗是所有健全线路的总体等效阻抗，因此i在O到’频段内，其阻抗也呈容性。从而，图3-5所示零序网络可以简化为图3-6。图4-6单相接地故障特征频带内零序网络等效图如图3-6所示，零序容性电流从故障点虚拟电源输出，经故障线路分配到各健全线路。即在频段0到’内，母线处检测到的暂态零序电流具有如下特性:(1)故障线路的容性电流幅值大于任何一条健全线路;(2)故障线路中的容性电流从线路流向母线，而健全线路中的容性电流从母线流向线路，二者流向相反。(3)当频率超越口时，所有健全线路阻抗的相频特性或不同时呈容性(或感性)即故障线路和健全线路的电气量特性区别不明显:或同时呈容性(或感性)但其临界频率不易确定，利用0到’意外的零序电流特性进行保护较为困难。在消弧线圈接地系统中，即图3-5、图3-6中的开关K闭合，消弧线圈作为感性件将对故障线路电流的幅值和流向产生影响。设消弧线圈在频率件下能够完全补偿系统的电容电流，则有3L1/2Cr 0式中，C为整个零序网络的等效电容。0CnCnCl0k0kkk1 k1在任意频率下，故障线路检测的容性电流I.为I.nI.I.C/C2/2I.i i k1,Kik L oh 0 r c式中，I.jCU.,I.jCU.,I.Uhttps://www.renrendoc.com/paper/jL分别为整个系统、线路k及消弧c00kk0l0线圈在频率下流过的零序电流;U.为频率下的零序电压。0从(3-17)式可知，如果定义C/C L r 0 0h则在0到频带内，故障线路容性电流与健全线路流向相同，不能作为保护依L据。而.从到’频段内，与不接地系统类似，故障线路中容性电流从线路流向L母线，其流向与健全线路相反。设最大的健全线路零序电容为C，再定义max’C/CC L r 0 0h max则根据式(3-17)，在’到’频带范围内有LI.imaxI.kki即故障线路检测的容性电流幅值大于任一健全线路，且由于’，其流向也 L L与健全线路相反。此时，故障线路检测到的背后等效电容为CC2C/2 0hp 0h r 0由以上分析可知，对于消弧线圈接地系统，在频带’到’范围内，消弧线圈的L影响可以忽略，对中性点不接地系统所得到的故障线路与健全线路暂态零序电流的特性关系仍然成立，即在’立到’的频段内，故障线路的容性电流幅值大于L任何一条健全线路且流向相反，可以和中性点不接地系统使用相同的保护方法。由于故障线路和故障位置未知，不可能根据式(3-14)、(3-19)提前确定’和’，L在实际应用中，特征频带的确定按照如下原则:(1)对确定系统，’可选为零序网络中所有出线自身串联谐振频率的最低值;对需要经常改变线路运行结构或线路参数不易确定的系统，故障后可先计算暂态零序电流的主谐振频率，’确定为在主谐振频率基础上加一预设阈值:(2)一般系统中，最大两条线路的零序电容之和不会超过整个系统的89%，根据式(3-19)并设’等于工频，’选为3倍工频即可。 L L单相接地时，其故障暂态过程为整个系统在故障点突然加入虚拟电源激励的自由振荡过程，其主振荡频率依赖于线路参数、故障位置和过渡电阻等系统参数。d变化范围一般为1885-18850rad，又’小于4次谐波，即小于1257rad，故d L'<，根据文献〔1〕，可以表示为L d d1/LCR/2L21/LC d 00 0 0 00式中，L、R、C分别为整个零序网络的线路电感、电阻和分布电容。比较式 0 0 0(3-22)和(3-13)、(3-14)，显然有’，即消弧线圈接地系统满足d0’d因此，在特征频带’到’内包含了暂态过程的主谐振分量即暂态信号的主要能L量，利用这个范围内的信息构造选线判据可以保证保护的可靠性和灵敏性，并且不受接地方式的影响。3.435KV配电网单相接地故障模型采用PSCAD/EMTDC4.02仿真软件，建立一35KV配电线路仿真模型，线路参数如下:变压器220KV/35KV，杆塔采用上字型，下端导线距地面15m，中间导线距下端导线1.5m，避雷线距下端导线3.58m，传输导线采用LOJ-120，避雷线采用1/2″HighStrengtSteel，五条出线的长度分别为20km、30km、41km、44km，50km全部采用相同的负载。图3-735KV配电网络仿真模型下面通过一个仿真算例来验证模型的正确性，设线路3在距离母线14Km处发生接地故障，接地电阻200，合闸角45。当中性点不接地时，其各相对地电压波形如图3-8所示，零序电流及接地点故障电流如图3-9所示。将接地方式改为谐振接地，过补偿5%时的各线路零序电流及接地点故障电流如图3-10所示。图3-8中性点不接地系统各相对地电压图图3-9中性点不接地各线路零序电流图3-10谐振接地过补偿5%各线路零序电流从仿真结果可以得出以下结论:(1)发生单相接地故障时，非接地相电压升高3行倍，线电压仍然对称;(2)故障后全系统出现零序电流，对于中性点不接地系统，故障线路零序电流幅值最大，并且方向同健全线路方向相反;(3)对于谐振接地系统，在过补偿的情况下，故障线路与健全线路流向相同；(4)发生故障时，有明显的暂态过程出现。对比前几节对小电流接地电网的故障分析可以知道，以上仿真结果以及结论同理论分析完全相符，仿真模型所仿真结果可以作为实验的依据。3.5小结分析本章系统的分析了小电流接地电网单相接地故障，分别从稳态和暂态两方面分析了单相接地故障后电网的变化情况，并通过PSCAD/EMTDC4.02电力系统仿真软件建立五回出线的小电流接地电网模型，仿真验证了上述分析的结论:在稳态方面:①在发生单相接地时，全系统都将出现零序电压；②在非故障的件上有零序电流，其数值等于本身的对地电容电流,电容性无功功率的实际方向为由母线流向线路;③在故障线路上，零序电流为全系统非故障件对地电容电流之总和,数值一般较大，电容性无功功率的实际方向为由线路流向母线;④当采用过补偿方式时，流经故障线路的零序电流将大于本身的电容电流,而电容性无功功率的实际方向仍然是由母线流向线路，和非故障线路的方向一样。在暂态方面:①故障线路的容性电流幅值大于任何一条健全线路;②故障线路中的容性电流从线路流向母线，而健全线路中的容性电流从母线流向线路，二者流向相反;③在特征频带呵到口内包含了暂态过程的主谐振分量即暂态信号的主要能量，利用这个范围内的信息构造选线判据可以保证保护的可靠性和灵敏性。第5章小电流单相接地故障仿真算例及分析5.1仿真模型的建立建立一35KV配电线路仿真模型，线路参数如下:变压器220KV/35KV，杆塔采用上字型，下端导线距地面15m，中间导线距下端导线1.5m，避雷线距下端导线3.58m，传输导线采用LOJ-120，避雷线采用1/2″HighStrengtSteel，五条出线的长度分别为20km、30km、41km、44km，50km全部采用相同的负载。如图4-7所示。由于用分布参数表示的等值电路计算很不方便。计算表明，当架空线路长度在300km以内时，可用集中参数表示的等值电路来近似代替分布参数等值电路。在本次仿真中，设置的架空线都不是很长，故采用型等效电路。线路的电容大小与相间距离、导线截面、杆塔结构尺寸等因素有关。三相输电线对称排列，或虽排列不对称但经完全换位后，单导线线路每相单位长度的等值电容为0.024C106(F/km) 0 Dlgjpr式中，r为导线的计算半径（m);D为三相导线的几何均距（m)。jp而当三相导线对称排列时，DDDD,故D=D;当三相导线水平排列ab bc ca jp时，则D3DD2D1.26D。jpLOJ-120导线的单位电阻为0.27km1，计算直径为15.2mm。电网常用过补偿方式的消弧线圈补偿度为:p(II)/I L C C式中,p为补偿度;I为消弧线圈的电感电流,A;I为电网电容电流之和,A。 L C对于稳态基波分量而言,配电网单相金属性接地电流I等于配电网电容电流之和;d中性点电压U等于相电压。根据金属性短路仿真测量数据和式(1)可得消弧线圈n的电感L为:p(II)/II(1p)I 1 L C C L C U X U/(1P)IXnLLn dLI 12f 2fL按照图4-7计算，当完全补偿时，中性点接地感抗为7.H,阻抗为379..2单相接地故障分算例故障线路3，补偿方式：过补偿8%，故障点14km，过渡电阻10000，合闸角0.得到仿真波形图5-1所示图5-1过补偿8%电流、电压波形故障线路3，补偿方式：过补偿10%，故障点3km，过渡电阻0.1，合闸角10.得到仿真波形图5-2所示 图5-2过补偿10%电流、电压波形这些图形你要具体标注出来，那副图是哪条线路的电压？还是电流？另外右下角这幅图，明显幅值是超出范围的，你应该让整个波形都显示出来才好下面的几幅图都是同样的问题故障线路3，补偿方式：过补偿4%，故障点25km，过渡电阻500，合闸角20.得到仿真波形图5-3所示图5-3过补偿4%电流、电压波形故障线路3，补偿方式：过补偿15%，故障点7km，过渡电阻3000，合闸角30.得到仿真波形图5-4所示图5-4过补偿15%电流、电压波形故障线路3，补偿方式：欠补偿6%，故障点34km，过渡电阻200，合闸角90.得到仿真波形图5-5所示图5-5欠补偿6%电流、电压波形故障线路3，补偿方式：欠补偿18%，故障点2km，过渡电阻10，合闸角45.得到仿真波形图5-6所示 图5-6欠补偿18%电流、电压波形故障线路3，补偿方式：欠补偿10%，故障点16km，过渡电阻10000，合闸角60.得到仿真波形图5-7所示故障线路3，补偿方式：不接地，故障点9km，过渡电阻800，合闸角70.得到仿真波形图5-8所示 图5-8中性点不接地电流、电压波形故障线路母线，补偿方式：过8%，故障点0，过渡电阻500，合闸角0.得到仿真波形图5-9所示5.3算例分析5.3.1短路时刻对零序特征量的影响短路发生的时刻t是随机的,以线路3为研究,保持故障距离l、电弧电阻Rd d d和补偿度的大小不变即l=8km,R=100Ω,,p=10%,分别在A电压正半波和负半d d波的任一时刻、过零点和峰值时刻发生单相接地故障。零序电压和各线路零序电流见图5-10。（后面几个图形很好，只是这不是你自己仿真得到的，你到时候要把原理讲清楚才好） 　　图5-11零序电压/电流随时间变化的波形图在短路后的第1个工频周期内(0~0.02s),故障线路和非故障线路的零序电流显著不同,随着短路时间的增加,在第2~3个周波以后,故障线路和非故障线路的零序电流极性、大小的区别不明显归纳第1个工频周波(0~0.02s)的零序电压和零序电流的暂态特性如下:①零序电压的极性与发生短路时刻故障相电压的极性有关。短路时刻,零序电压与故障相电压的相位差为180°。②各条非故障线路的零序电流的变化频率基本相同,而故障线路比非故障线路变化缓慢,经过一段过渡时间后故障线路与非故障线路的零序电流的变化频率相同。③在首半波,故障线路的零序电流比非故障线路有一个较大的冲击电流,冲击电流的极性随短路时刻变化,与零序电压极性相反。5.3.2电弧电阻对零序特征量的影响电弧电阻的大小随短路情况而变化,具有不确定性,且通常接地电弧电阻值较高。以线路3为研究对象,固定短路时刻t=0.1534s、故障距离l=33km,分别令d d电弧电阻R=10、1000、10000、50000进行A相接地短路仿真,零序电压和各d线路零序电流见图5-12。图5-12零序电压/电流随电弧电阻变化的波形图电弧电阻对母线处零序电压、各线路零序电流的影响较大,随着电弧电阻的增加,零序电流和零序电压有以下特点:①母线处零序电压、各线路零序电流的大小逐渐减小;②随电弧电阻的增加,故障线路首半波零序电流的冲击值逐渐减少甚至消失;③当电弧电阻较大时,零序电流暂态值比稳态值更小。2.3故障距离对故障特征量的影响保持短路时刻和电弧电阻不变t=0.1434s,R=1000Ω,分别在距离线路3出 d d口l=2、4、6、8km处发生A相接地故障,零序电压和故障线路零序电流、故障d相电流随故障距离的变化波形几乎是重合的,见图5-13(a)、(b)、(c);故障线路故障相电压的波形随故障距离的不同,波形变化比前3个故障特征量稍微明显些,见图5-13(d)。图5-13不同故障距离的故障特征量波形图小电流接地系统单相接地电流的大小主要取决于网络的电容分布,受接地故障距离影响较小,仿真结果也表明故障特征量随故障距离变化不明显。2.4补偿度对故障特征的影响固定短路时刻t=0.1434s,接地电弧电阻为R=100,改变消弧线圈的补偿d d度p,分别取10%、5%和0,以线路3为研究对象,故障距离l=4km发生单相接地d故障,零序电压、故障线路故障相电压和电流、各线路零序电流随消弧线圈的补偿度的变化规律如图5-14(a)、(b)、(c)。小电流接地系统采用过补偿方式,一般消弧线圈补偿度在5%~10%变化时,相同短路条件下零序电压和各条线路的零序电流、故障相电压和故障相电流几乎无变化;消弧线圈补偿度为零即小电流接地系统的单相接地电流无消弧线圈补偿时,仅故障线路的故障相电压、零序电流的大小和相位与消弧线圈补偿度为5%~10%时明显不同。5.4结论1)各条非故障线路的零序电流的变化频率基本相同,故障线路比非故障线路变化缓慢,经过1~2周期后故障线路与非故障线路的零序电流的变化频率相同。这说明故障线路零序电流暂态分量中含一个较大的非周期分量。2)故障后1/4周波内,故障线路零序电流在其模极大值处与零序电压的极性相反,且故障线路零序电流的包络线面积比非故障线路零序电流的包络线面积大。