对称分量法的基本原理范文

导语：如何才能写好一篇对称分量法的基本原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】电能质量;电压波动;不平衡度

引言

本文分析计算了电力系统三相电压不平衡度，对称分量法和离散采样点法进行校验，比较两种方法的异同，正确性，以及偏差大小，找到计算三相不平衡度方便简洁的方法[1]。

1.电压采集

1.1 电压波动采样原理[2]

模拟信号f（t）首先通过采样保持器，每隔TS 秒采样一次输入信号的即时幅度，并把它存放在保持电路里面供A/D转化使用。经过采样以后的信号称之为离散时间信号，它只表达时间轴上一些离散点，从而得到一组特定时间下表达信号值的序列。

采样器一般由电子开关组成，开关每隔TS秒短暂闭合一次，将输入信号接通，实现一次采样。

被调的脉冲载波，是一串周期为TS宽度为的矩形脉冲信号，并以P（t）表示，而调制信号就是输入的连续信号，即：

Sp（t）=Xa（t）*P（t）。

1.2 理想采样方法[3]

用M（t）表示这个冲击脉冲载波，即：

以表示理想采样的输出，下表a表示连续信号（或称模拟信号），如Xa（t）;顶部符号^表示它的理想采样，表如，这样就可以将理想采样表达为：

则有：

但是对于来说，只在时非零，因此，由此又可表达为：

1.3 离散采样计算

采用小波分析[4]就是利用子带滤波器代替传统同步检波器中的低通滤波器，既可以检测出电压波动的包络信号，又可以检测出电压波动的高频细节，从而检测出电压波动信号的突变时间，一般电压波动的信号为：

，其中：

为调制信号，为调制信号的基波角频率，m为谐波次数。

2.电压不平衡度算法计算

2.1 对称分量法的电压不平衡度的计算

表1 正序（负序表一类似）

传统采用的是对称分量法计算[5]，其基本原理是：

一个不对称的三相量，可以分解成正序、负序和零序三个对称的三向量。在线性网络中这三序是相互独立的，对每一序可按分析三相对称系统的方法来处理。然后将三个对称系统的分析计算结果，按定的关系组合起来，得出不对称三相量。

A，B，C可以表示为：

根据三相不平衡度的定义可得，三相不平衡度[6]即为负序分量与正序分量方均根的百分比，即：

2.2 离散化数据采集计算

离散化采样数据法[7]是对连续信号的等间隔均匀取值过程。本文将在正弦曲线上从sin（wt）=0开始每12o取一个点，那么一个周波可以取30个点。

正序三相的瞬时表达式分别为：

，

若采用采样数据法计算，XA，XB，XC分别为瞬时值，那么合成后的正序负序分量就为瞬时值，称作正序瞬时与负序瞬时。应注意的是对三相不平衡度的测量必须同步采样三相信号。

正序负序瞬时值计算完毕后，利用下面公式计算正序与负序分量的方均根值[8]

经过计算[10]，再利用三相不平衡度指标计算式即电压不平衡度：电压的负序分量与正序分量的方均根值百分比表示，就可以求得电压不平衡度的具体值。

3.实验验证

实验正负序数据如表1所示。

①对称分量法采集数据法计算结果

利用表1数据（其中，）得：

求解电压不平衡度指标=9.6849%，即为此次计算的电压不平衡度。

②离散化采集数据结果：利用表1计算一个周波可得：

正序：

负序：

电压不平衡度指标计算公式得：

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【关键词】配电自动化；馈线；接地保护；负序电流

在城乡配电网改造建设不断深化下，配电自动化技术的快速发展，在配电网接地中的故障选线保护越来越收到电力相关部门的重视。它在和传统的不接地保护方式或者消弧线圈接地方式比较起来有更加高的实用价值和更好的选线精度。下面主要对配电自动化的概念、负序电流馈电接地保护的基本原理、馈线接地保护的特点及其实现进行简单的探讨。

一、配电自动化概述

配电自动化主要是指利用诸如通信技术、电子技术、计算机技术以及网络技术等当前先进的科学技术进行数据采集、分析、处理，运输，对当前的配电网进行正常或者事故状况下的监测、控制、保护以及管理。高科技自动运行以提高供电的质量，合理并优化供电价格，与用户建立更加密切且负责的关系，力求使得更好的经济性供电和更为有效的供电企业管理。配电自动化毫无疑问是一个综合性比较高的系统性工程。配电自动化能够很好地保证供电质量、提高服务水平，减低在系统工程或者供电系统的成本费用。在发达国家如美、日、德、法等，配电系统自动化受到了广泛的重视，配电系统自动化，已经形成了集变电站自动化、馈线分段开关测控、电容器组调节控制、用户负荷控制和远方抄表等系统于一体的配电网管理系统（DMS），其功能已多达140余项。

二、配电自动化的基本原理及分析

1.馈线接地保护的基本原理――负序电流分流法

我们假设配电网络中有n回出线，三相负荷对称且系统参数对称。假设馈线k的A相出现单相接地故障问题，产生负序电流。此时负序电流就会经故障点向电源以及非故障点线路流去，在故障点处，负序电流大小等于流向线路的负序电流与流向电源的负序电流的代数和。因而在故障点处的负序电流将大于非故障处的负序电流，该负序电流的方向应当与流向电源与非故障处的负序电流的方向相反。接地保护就是根据负序电流产生的梯度差，进行分流，来降低故障处的电压负荷的，具体的原理示意图如图1。

2.基于负序电流的馈线接地保护分析

如上所分析的，负序电流馈线接地保护是通过产生一个电压差，将电流分流引导如地面。详细分析其原理，可以通过两个方面：电流大小和电流方向。

第k回A相发生单相接地故障，用对称分量法分析，通过故障点的正序、负序、零序电流为：

在配电网中，系统高压侧阻抗折算到低压侧，阻抗值变小；随着电网的增大，系统的负序阻抗变小。而配电网绝大部分为辐射网络，每条馈线的负荷不大，负荷阻抗较大。一般馈线的负序阻抗（主要指负荷的负序阻抗）是系统负序阻抗的上百倍。定义负序电流的正方向由母线流向线路，则故障线路k的负序电流：

如上所述，一般馈线的负序阻抗（主要指负荷的负序阻抗）是系统负序阻抗的上百倍。小电流接地系统零序阻抗很大，一般为到十几千欧。因此，由式（10）可知：负序电流馈线接地保护的抗过渡电阻可达十几千欧，甚至数十千欧乃至数十千欧之大，而相反抗过度电阻的电流就可以忽略了。这样分析可见完全能够保护配电网络。

4.分析负序电流的方向对馈线接地保护的作用

在上图1中，当线路发生故障的时候，会在线路故障点处产生负序电流，负序电流分别流向向电源出和非故障处。故障出现路的负序电流的方向与流向电源与非故障电路的负序电流的方向基本上是相反的，而故障处的电压在接地故障的过渡阻抗上产生故障电流，故而故障线路上的负序电流相位应该与故障电压相位保持一致，所以能够通过负序电流方向来进行接地保护。

电流方向对馈线接地保护作用和线路电压，电阻都有密切相关，也会又不稳定的因素、故障线路流向非故障线路以及电源的负序电流是非常小，其方向无法准确进行测量。所以利用负序电流的方向性在实际接地保护中进行使用的可能性比较小。

三、适应配电自动化的馈线接地保护的优势及其具体实现方法

1.负序电流式馈线接地保护所具有的优点

（1）避免了弧光接地产生的影响。电弧光是导体之间相互触碰之后产生局部电流引起短路。在电弧光燃烧与熄灭的不断循环过程中，因系统本身的阻抗特别大，导致系统内部产生的能量无法得到及时释放，产生高的位移电压引起零序故障选线不能正常进行正确选线，引起故障性短路起火。小电流的接地系统中大部分的接地故障是在弧光接地方式所引起的，电线穿管时候带电导体外皮相互摩擦引起电弧起火。负序电流分流之后，使得系统的负序阻抗比较小，通过减小回路时间，能够自电弧光重燃与熄灭的过程中减小对故障选线的影响。

（2）其抗过渡电阻的能力强。在理论上负序电流馈电接地的保护可以有效地对十几千欧的高阻抗接地故障进行检测，并且能够极好地进行故障时的选线。

（3）中性点馈线接地方式提高保护精度。为了能够在一定程度上增高馈线接地保护选线精度，对于电容的电流值相对小的配电网络，应当在接地保护中采用高阻抗的方式；对于电容的电流值相对大的配电网络，应当在接地保护中采用消弧线圈进行电阻的并联方式。负序电流的接地保护可以适用于各种各样的中性点接地保护方式的配电网络。系统的零序阻由中性点接地方式决定，抗负序电流的大小受系统的零序阻抗影响，从而中性点的接地方式将也会制约着负序电流的大小。如果负序电流越大，其测量的精度也就会越高，其所对应的保护精度也会随之越高。

接地故障所产生的负序电流的变化量比线路上原来的最大负序电流占有最少二分之一以上。因此，就算是针对于补偿电网，在其中使用负序式的电流故障选线方法仍能具有足够高的选线精度。

2.具体实现馈线接地保护的方法

配电自动化过程中，要实现馈线接地保护，最主要的是控制负序电流产生对电源和主要干线产生破坏性影响。

（1）使用零序电压方法进行启动。配电自动化进行中，配电网络所有的低压单相式冲击负荷、不对称的故障都可以导致负序电流的产生。为了对此加以区别，建议使用另外加零序电压启动的方式来进行判断，而且需要另加零序电压作为协助判断，如果当零序电压小于整、定值时要进行配电网继电器的复位动作。

（2）采用电流变化量进行保护。在配电自动化进行运行时，不对称电流与不对称负荷将会导致负序电流的产生，为了减弱它们所引起的影响，在对馈线接地保护的实现时，要利用负序电流的故障分量，旨在减小分流差而控制线路稳定性。

（3）运用负序电流与零序电流比较式的接地保护做为辅助判断依旧。在实际运行保护判断时，负荷影响着负序电流，并且零序电流的转换精度大于负序电流，为了在极大程度上降低对负序电流式接地保护的误判断，在其中可利用负序电流与零序电流相比较的方式来作为辅助判断依据，同时时刻监测电流大小。

（4）对外部的接线与硬软件做相关改进。外部接线的改进可以提高配电系统的实际运作效率，在实际的配电系统中，一般来说其出线负载不是很大；为了能够很好地提高测量精确以便更好地对故障进行判断，最好在仪器内部采用更加精确的测量软件，将硬件设备换成更准确的16位的A/D转换器以及DSP浮点数运算器。

四、结束语

配电自动化包括的技术非常广泛，配电自动化的馈线接地保护对于配电自动化程序的实施有很大作用，但是必须要在实践的基础上做出合适判断与总结。需要在线路配置，接线，分流，电压控制等方面继续探索总结出更多更好的经验。总而言之，馈线接地保护对于配电自动化来说是十分重要的，也有很大的实际意义。

参考文献

[1]沈震.地区配电网配电自动化的应用研究[D].广东工业大学，2007，5（30）.

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关键词：电网小电流接地选线装置；单相接地；现状

1电网小电流接地装置的介绍

安徽恒凯消弧及过电压保护装置中的数码消弧控制器，是智能综合过电压保护装置中的一种智能型控制器。该产品采用的双核微处理器具有强大的改进型哈佛结构和数字信号处理器（DSP）计算功能，因此可以利用DSP高速、重复的数据处理能力实现傅立叶分析，通过对电压互感器（PT）的2次电压进行采集、判断，及时准确的对电网各种接地状态进行分析，并采取相应的动作，同时利用MCU的强大逻辑运算能力快速实现液晶显示，远程通信和数据保护等功能。数码消弧控制器通过高速AD对PT进行实时采样，在经过内部高速DSP核心模块的运算处理后，精确判断出电网的各种故障并输出相应的报警接点如图1所示。

它是根据线路发生故障时，中性点对地绝缘的供电系统会出现零序电压，将零序电压作为启动信号开始计算，然后再根据发生故障时每相电压的情况进行逻辑分析计算，判定接地故障发生的相别及接地属性，再根据判定结果做出相应的处理。

2电网小电流接地装置的现状

2.1小电流接地选线装置的工作原理

小电流接地选线装置的型号较多，本文主要对安徽恒凯消弧及过电压保护装置的基本原理进行简要的介绍，针对该装置的特点，主要使用稳态分量法和谐波分量法2种判定方法，其具体工作原理为：

稳态分量法包括群体比幅比相法、零序电流比幅法和零序电流相对相位法3部分内容。如果中性点不接地系统发生单相接地故障时，没有出现故障线路的电容量是零序电流，而故障线路的电容电流值与没有出现故障线路的全部电容电流值的总和是一样的，故障线路的电流方向是指向母线的，而没有出现故障的线路电流是与之相反的。群体比幅比相法是与零序电流相对相位法相结合的，在对故障进行判断的过程中，需要先对零序电流进行比较，然后对电流的流向进行选择，进行综合性判断；零序电流比幅法主要是对找到零序电流中的最大电流，然后利用其与电流幅值进行对比的方式，对其故障进行判定；零序电流相对相位法是以故障线路与没有出现故障线路的电流流向作为判定的依据，通常情况下，故障电流是零序电流是流向母线的。

谐波分量法是在发生故障以后，由于线路设备与故障点没有线性关系，因此会存在一定的谐波信号，并且5次谐波的分量值是最大的。在中性点经消弧线圈接地系统出现故障时，故障线路的首段谐波零序电流与没有故障线路的5次谐波电流和是一样的。工作人员还需要对线路的电流流向进行判断，进而找到出现故障的线路。

2.2小电流接地选线装置的优势

安徽恒凯消弧及过电压保护装置在发生单相接地故障时，没有出现故障的电压会提高到线电压，这容易造成击穿现象的出现，尤其是电力设备绝缘效果不是特别有效的位置，引起短路现象的出现，进而造成大范围的影响，不利于电网的安全运行。因此，在最短的时间内找到故障线路，并采取适当的方式将其解决，减少对人们用电的影响是非常重要的。也是因为这个原因，当前仍然将小电流接地选线装置作为电力行业的人们研究项目，引起大家的关注。安徽恒凯消弧及过电压保护装置是当前较为先进的小电流接地选线装置，能够在短时间内快速、准确的找到故障线路，并发出语音警报，对于提升工作人员的工作效率，促进电网的正常运行有积极的推动作用。尤其是在对其进行调试运行以后，该装置系统更加完备，并且其抗干扰的能力也得到了提升。此外，该装置还可以拥有显示数字、发射灯光等功能，优势较为明显。

2.3影响小电流接地选线装置的主要因素

通过小电流接地选线装置的工作原理可知，判断故障选线和操作都应尽量简化，但在实际操作过程中，还会存在一定的问题。而影响小电流接地选线装置的主要因素包括电流的不平衡、电容量波形、电流信号以及零序电流4个方面。电流不平衡主要是因为负荷电流不平衡而造成的，电流的不平衡易使谐波电流和零序电流增高，造成非接地回路电流高于接地回路电流；电流量信号薄弱也是影响判定的主要因素，在发生单相接地故障以后，故障线路中会产生零序电流，由于其数值相对较小，特别是在中性点消弧线圈得到补偿以后，它的数值还会变小，而一些工作人员在使用谐波电流比零序电流法对故障线路进行判定时，常会因电流量过小而无法正确判断故障发生的原因；在我国的配电网中，小电流接地选线装置应用是非常广泛的，但由于在电网运行时会发生较为频繁的参数变化，常常会使电容电流以及谐波电流发生变化，加之母线电压和负荷电流不是恒定的，所以容易造成零序电流的方向（大小）出现变化；而小电流单相接地故障，通常都是因为弧光接地不稳定而造成的，所以常会出现线路中电容电流波形和谐波电流的变化。由此可见，在现实的操作中，小电流接地选线装置的可靠性和准确性还有待提升，而这主要是因为无法正确判断故障选线，缺乏有效的数据，无法对数据进行科学的分析造成的。

3电网小电流接地装置的发展趋势

随着电力行业的不断进步与发展，小电流接地选线装置也会在未来的发展过程中进一步的创新，能够帮助工作人员更加快速的找到故障电路，提升其工作效率，减少对人们生产、生活的影响，其呈现出下面的发展趋势。

3.1判断方法更加智能化、先进化

在未来的发展过程中，在使用比幅比相法对电网小电流接地装置的故障进行判断时，会变得越来越智能化，以比幅比相法为例，它会在原有的基础上增加数字滤波器，信号经过数字滤波器时会为工作人员提供更为客观、准确的信号，从而帮助其进行正确的判断。不仅如此，对小电流接地装置的判断方法还会变得更加先进，以谐波选线法为例，工作人员在对线路零序电路谐波进行分析的过程中，如果发现检验的线路与零序的电流是一致的，则会断定是母线出现了故障，而在此过程中，将数字滤波技术应用当中，可以扩大谐波的频带范围，从而减少误差的出现，促进工作人员在短时间内快速找到故障所在，从而提升其工作效率。

3.2电网小电流接地装置相关技术的发展

随着电力行业的发展，电网在逐渐发展与完善的过程中，其出现的问题也变得更为复杂，需要更加先进的技术加以解决，因此在未来的发展过程中，与之相关的技术也会得到快速发展。由于接地故障的多样性与复杂性，加之在选线方法上存在局限性，因此一旦超出现有的能力范围，就无法对故障做出正确的判断，从而影响人民的生活。为更好的满足对接地线路的选择，有效域技术会得到快速的发展，通过给定有效域帮助工作人员找到故障所在，提高其工作效率。不仅如此，由于小电流接地系统在发生故障时，其信号会变得非常薄弱，并且容易受到其他因素的干扰，会影响工作人员对故障线路的有效判断。因此，为克服这种情况的出现，连续判断技术会得到迅速的应用与发展。这种技术会在故障发生以后，立即对选线进行计算，经过多次连续的计算，将干扰因素进行排除，从而提升工作人员选线的准确性。

电力行业在未来的发展中，还会出现诸多的问题，需要相关技术人员加强对其的研究，从而提升电网小电流接地装置的技术与方法，包括零序能量选线法、小波选线法、网络化选线法、样本建模选线法等等，促使其朝着集成化、智能化的方向发展，从而为工作人员查找故障线路提供便利，增强其工作效率，促进其工作的高效开展。