DOI: 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2020. 08. 013
向旭. 小波分析在小电流接地故障选线中的仿真研究［J］ . 机电工程技术，2020，49（08）：41-43.
小波分析在小电流接地故障选线中的仿真研究
向旭
（中国原子能科学研究院， 北京102413）
摘要：小电流接地故障在电力系统众多故障类型中属于非常难以解决的困难。分析了现有的主要选线方法的特性和不足，针对性地采用Matlab仿真软件Simulink库中的Simpowersystems工具箱对电力系统建模仿真，通过将线路故障时刻电流仿真数据导入Matlab小波分析工具箱，对线路电流经小波分析后得到分析结果。通过仿真实验，验证了小波分析法在小电流接地故障中选线方面应用的可行性。
关键词：小电流接地；小波分析；Simpowersystems；故障选线
中图分类号：TM773 文献标志码：A 文章编号：1009－9492 ( 2020 ) 08－0041－03
Simulation Study of Wavelet Analysis in Fault Selection of Small Current Ground
Xiang Xu
（China Institute of Atomic Energy, Beijing 102413, China）
Abstract: Small current ground faults are very difficult to solve among the many types of faults in the power system. The characteristics and shortcomings of the
existing main line selection methods were analyzed, and the Simpowersystems toolbox in the Matlab simulation software Simulink library was used to model and
simulate the power system, and then the current simulation data at the time of line failure was imported into the Matlab wavelet analysis toolbox. The analysis
result is obtained after wavelet analysis of the line current. The simulation experiment verifies the feasibility of applying wavelet analysis method in the selection
of low-current ground faults.
Key words: small grounding current; wavelet analysis; Simpowersystems; the fault selection
引言
中国电力系统中性点接地方式有两种基本形式，分别是中性点直接接地和中性点不直接接地。常见的厂配电电压等级6～66 kV中出现单相接地故障时的故障电流较小，所以称为小电流接地或小接地电流系统。6～66 kV系统中，一般采用中性点不直接接地的方式，主要包括中性点经消弧线圈接地（或者称为谐振接地） 和中性点不接地两种方式。据不完全统计，在所有的配电网故障中，单相接地故障约占所有故障数的80%，出现这种故障的概率是最大的[1]，因此本文主要研究了这种故障情况下的选线问题。由于在出现单相接地故障时，线电压的对称性有可靠的保证，同时故障电流也比较小，所以在相对较短的时间内对负荷的供电质量不会产生太大影响。这时不需要立即进行断路保护动作，相关的规程规定，出现这种状况时仍可持续供电1～2h。如果一开始没有及时处理这种故障，使电力系统带故障运行时间较长，这就会使故障情况恶化，迟迟未能解决有可能会导致两点或多点接地短路的情况发生，带来重大损失。然而，根据相关规程规定，在配电网发生单相接地故障时，继电保护装置无需立即进行保护动作，只需及时给予出现故障的警示信号即可，这就使得现行的规定与故障在未来的发展
情况形成矛盾，如果处理不好，将会造成重大损失。
虽然小电流接地系统在运行中的各种性质随着理论研究工作的加深和实际运行中解决出现的各种问题所积累的经验已经有了较多、较全面的了解，但是这些已经取得成效的研究工作并不意味着这一领域已经被完全掌握[2-4]，许多新问题的出现都等待着研究人员去处理、解决。新型电气设备虽然能提高生产效益，但是所带来的用电质量复杂化的问题也是不可忽视的。
现代的城市状况和发展进程是建立在供电系统运行高可靠性的基础上，这就要求供电系统一旦出现故障，就要尽可能快地对故障进行排除和处理，尽量做到电力线路不带故障运行[2-5]。对于用电量较小的单位，由于发生单相接地时的故障电流较小，对用户和大电力系统影响不会太大，所以准许带故障运行。为了安全考虑，要尽量做到及时处理故障，避免故障情况发生恶化。故此，根据以上阐述可得出配电网系统需要在合适的地点装备小电流接地选线设备。
对于以上阐述的矛盾和问题，国内外的相关工作人员已经通过不断地努力提出了大量可行的方法来加以解决。大量有效的故障选线方法也是在这一时期提出[6-8]。由于供电系统本身的繁杂和故障类型的不确定性，现有的方法还不足以解决所有问题，所以关于故障选线的方法还需要进一步研究实践，努力做到进一步提高故障判断的准确率[9]。
由以上阐述可知，小电流接地系统与故障选线之间存在着必然的联系。故障时刻电流值的“小”需要更加准确的故障选线方法[10]。中国目前相关规定中，小电流接地是按接地方式来定义的，把采用中性点不接地、中性点经消弧线圈（谐振） 接地和中性点经高值电阻接地这三种接地方式的电力系统定义为小电流接地系统。
结束语
本文首先对工程中传统的零序电流法分辨故障线路准确度低的弊端进行了仿真说明，进而提出一种采用小波分析在小电流接地故障选线中应用的方法。通过仿真验证了t=0.025 s时，在仿真线路1 km处发生直接接地（金属性接地） 时刻，在故障线路难以辨别的情况下，采用小波分析法可准确且有效地指示出故障线路。实验验证充分说明小波分析法在小电流接地故障选线中可以做到准确高效地分辨故障线路，为小电流接地故障提供了一种准确、有效的选线方法。