對稱分量法的基本原理范文

導語：如何才能寫好一篇對稱分量法的基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】電能質量;電壓波動;不平衡度

引言

本文分析計算了電力系統三相電壓不平衡度，對稱分量法和離散采樣點法進行校驗，比較兩種方法的異同，正確性，以及偏差大小，找到計算三相不平衡度方便簡潔的方法[1]。

1.電壓采集

1.1 電壓波動采樣原理[2]

模擬信號f（t）首先通過采樣保持器，每隔TS 秒采樣一次輸入信號的即時幅度，并把它存放在保持電路里面供A/D轉化使用。經過采樣以后的信號稱之為離散時間信號，它只表達時間軸上一些離散點，從而得到一組特定時間下表達信號值的序列。

采樣器一般由電子開關組成，開關每隔TS秒短暫閉合一次，將輸入信號接通，實現一次采樣。

被調的脈沖載波，是一串周期為TS寬度為的矩形脈沖信號，并以P（t）表示，而調制信號就是輸入的連續信號，即：

Sp（t）=Xa（t）*P（t）。

1.2 理想采樣方法[3]

用M（t）表示這個沖擊脈沖載波，即：

以表示理想采樣的輸出，下表a表示連續信號（或稱模擬信號），如Xa（t）;頂部符號^表示它的理想采樣，表如，這樣就可以將理想采樣表達為：

則有：

但是對于來說，只在時非零，因此，由此又可表達為：

1.3 離散采樣計算

采用小波分析[4]就是利用子帶濾波器代替傳統同步檢波器中的低通濾波器，既可以檢測出電壓波動的包絡信號，又可以檢測出電壓波動的高頻細節，從而檢測出電壓波動信號的突變時間，一般電壓波動的信號為：

，其中：

為調制信號，為調制信號的基波角頻率，m為諧波次數。

2.電壓不平衡度算法計算

2.1 對稱分量法的電壓不平衡度的計算

表1 正序（負序表一類似）

傳統采用的是對稱分量法計算[5]，其基本原理是：

一個不對稱的三相量，可以分解成正序、負序和零序三個對稱的三向量。在線性網絡中這三序是相互獨立的，對每一序可按分析三相對稱系統的方法來處理。然后將三個對稱系統的分析計算結果，按定的關系組合起來，得出不對稱三相量。

A，B，C可以表示為：

根據三相不平衡度的定義可得，三相不平衡度[6]即為負序分量與正序分量方均根的百分比，即：

2.2 離散化數據采集計算

離散化采樣數據法[7]是對連續信號的等間隔均勻取值過程。本文將在正弦曲線上從sin（wt）=0開始每12o取一個點，那么一個周波可以取30個點。

正序三相的瞬時表達式分別為：

，

若采用采樣數據法計算，XA，XB，XC分別為瞬時值，那么合成后的正序負序分量就為瞬時值，稱作正序瞬時與負序瞬時。應注意的是對三相不平衡度的測量必須同步采樣三相信號。

正序負序瞬時值計算完畢后，利用下面公式計算正序與負序分量的方均根值[8]

經過計算[10]，再利用三相不平衡度指標計算式即電壓不平衡度：電壓的負序分量與正序分量的方均根值百分比表示，就可以求得電壓不平衡度的具體值。

3.實驗驗證

實驗正負序數據如表1所示。

①對稱分量法采集數據法計算結果

利用表1數據（其中，）得：

求解電壓不平衡度指標=9.6849%，即為此次計算的電壓不平衡度。

②離散化采集數據結果：利用表1計算一個周波可得：

正序：

負序：

電壓不平衡度指標計算公式得：

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【關鍵詞】配電自動化；饋線；接地保護；負序電流

在城鄉配電網改造建設不斷深化下，配電自動化技術的快速發展，在配電網接地中的故障選線保護越來越收到電力相關部門的重視。它在和傳統的不接地保護方式或者消弧線圈接地方式比較起來有更加高的實用價值和更好的選線精度。下面主要對配電自動化的概念、負序電流饋電接地保護的基本原理、饋線接地保護的特點及其實現進行簡單的探討。

一、配電自動化概述

配電自動化主要是指利用諸如通信技術、電子技術、計算機技術以及網絡技術等當前先進的科學技術進行數據采集、分析、處理，運輸，對當前的配電網進行正?；蛘呤鹿薁顩r下的監測、控制、保護以及管理。高科技自動運行以提高供電的質量，合理并優化供電價格，與用戶建立更加密切且負責的關系，力求使得更好的經濟性供電和更為有效的供電企業管理。配電自動化毫無疑問是一個綜合性比較高的系統性工程。配電自動化能夠很好地保證供電質量、提高服務水平，減低在系統工程或者供電系統的成本費用。在發達國家如美、日、德、法等，配電系統自動化受到了廣泛的重視，配電系統自動化，已經形成了集變電站自動化、饋線分段開關測控、電容器組調節控制、用戶負荷控制和遠方抄表等系統于一體的配電網管理系統（DMS），其功能已多達140余項。

二、配電自動化的基本原理及分析

1.饋線接地保護的基本原理――負序電流分流法

我們假設配電網絡中有n回出線，三相負荷對稱且系統參數對稱。假設饋線k的A相出現單相接地故障問題，產生負序電流。此時負序電流就會經故障點向電源以及非故障點線路流去，在故障點處，負序電流大小等于流向線路的負序電流與流向電源的負序電流的代數和。因而在故障點處的負序電流將大于非故障處的負序電流，該負序電流的方向應當與流向電源與非故障處的負序電流的方向相反。接地保護就是根據負序電流產生的梯度差，進行分流，來降低故障處的電壓負荷的，具體的原理示意圖如圖1。

2.基于負序電流的饋線接地保護分析

如上所分析的，負序電流饋線接地保護是通過產生一個電壓差，將電流分流引導如地面。詳細分析其原理，可以通過兩個方面：電流大小和電流方向。

第k回A相發生單相接地故障，用對稱分量法分析，通過故障點的正序、負序、零序電流為：

在配電網中，系統高壓側阻抗折算到低壓側，阻抗值變??；隨著電網的增大，系統的負序阻抗變小。而配電網絕大部分為輻射網絡，每條饋線的負荷不大，負荷阻抗較大。一般饋線的負序阻抗（主要指負荷的負序阻抗）是系統負序阻抗的上百倍。定義負序電流的正方向由母線流向線路，則故障線路k的負序電流：

如上所述，一般饋線的負序阻抗（主要指負荷的負序阻抗）是系統負序阻抗的上百倍。小電流接地系統零序阻抗很大，一般為到十幾千歐。因此，由式（10）可知：負序電流饋線接地保護的抗過渡電阻可達十幾千歐，甚至數十千歐乃至數十千歐之大，而相反抗過度電阻的電流就可以忽略了。這樣分析可見完全能夠保護配電網絡。

4.分析負序電流的方向對饋線接地保護的作用

在上圖1中，當線路發生故障的時候，會在線路故障點處產生負序電流，負序電流分別流向向電源出和非故障處。故障出現路的負序電流的方向與流向電源與非故障電路的負序電流的方向基本上是相反的，而故障處的電壓在接地故障的過渡阻抗上產生故障電流，故而故障線路上的負序電流相位應該與故障電壓相位保持一致，所以能夠通過負序電流方向來進行接地保護。

電流方向對饋線接地保護作用和線路電壓，電阻都有密切相關，也會又不穩定的因素、故障線路流向非故障線路以及電源的負序電流是非常小，其方向無法準確進行測量。所以利用負序電流的方向性在實際接地保護中進行使用的可能性比較小。

三、適應配電自動化的饋線接地保護的優勢及其具體實現方法

1.負序電流式饋線接地保護所具有的優點

（1）避免了弧光接地產生的影響。電弧光是導體之間相互觸碰之后產生局部電流引起短路。在電弧光燃燒與熄滅的不斷循環過程中，因系統本身的阻抗特別大，導致系統內部產生的能量無法得到及時釋放，產生高的位移電壓引起零序故障選線不能正常進行正確選線，引起故障性短路起火。小電流的接地系統中大部分的接地故障是在弧光接地方式所引起的，電線穿管時候帶電導體外皮相互摩擦引起電弧起火。負序電流分流之后，使得系統的負序阻抗比較小，通過減小回路時間，能夠自電弧光重燃與熄滅的過程中減小對故障選線的影響。

（2）其抗過渡電阻的能力強。在理論上負序電流饋電接地的保護可以有效地對十幾千歐的高阻抗接地故障進行檢測，并且能夠極好地進行故障時的選線。

（3）中性點饋線接地方式提高保護精度。為了能夠在一定程度上增高饋線接地保護選線精度，對于電容的電流值相對小的配電網絡，應當在接地保護中采用高阻抗的方式；對于電容的電流值相對大的配電網絡，應當在接地保護中采用消弧線圈進行電阻的并聯方式。負序電流的接地保護可以適用于各種各樣的中性點接地保護方式的配電網絡。系統的零序阻由中性點接地方式決定，抗負序電流的大小受系統的零序阻抗影響，從而中性點的接地方式將也會制約著負序電流的大小。如果負序電流越大，其測量的精度也就會越高，其所對應的保護精度也會隨之越高。

接地故障所產生的負序電流的變化量比線路上原來的最大負序電流占有最少二分之一以上。因此，就算是針對于補償電網，在其中使用負序式的電流故障選線方法仍能具有足夠高的選線精度。

2.具體實現饋線接地保護的方法

配電自動化過程中，要實現饋線接地保護，最主要的是控制負序電流產生對電源和主要干線產生破壞性影響。

（1）使用零序電壓方法進行啟動。配電自動化進行中，配電網絡所有的低壓單相式沖擊負荷、不對稱的故障都可以導致負序電流的產生。為了對此加以區別，建議使用另外加零序電壓啟動的方式來進行判斷，而且需要另加零序電壓作為協助判斷，如果當零序電壓小于整、定值時要進行配電網繼電器的復位動作。

（2）采用電流變化量進行保護。在配電自動化進行運行時，不對稱電流與不對稱負荷將會導致負序電流的產生，為了減弱它們所引起的影響，在對饋線接地保護的實現時，要利用負序電流的故障分量，旨在減小分流差而控制線路穩定性。

（3）運用負序電流與零序電流比較式的接地保護做為輔助判斷依舊。在實際運行保護判斷時，負荷影響著負序電流，并且零序電流的轉換精度大于負序電流，為了在極大程度上降低對負序電流式接地保護的誤判斷，在其中可利用負序電流與零序電流相比較的方式來作為輔助判斷依據，同時時刻監測電流大小。

（4）對外部的接線與硬軟件做相關改進。外部接線的改進可以提高配電系統的實際運作效率，在實際的配電系統中，一般來說其出線負載不是很大；為了能夠很好地提高測量精確以便更好地對故障進行判斷，最好在儀器內部采用更加精確的測量軟件，將硬件設備換成更準確的16位的A/D轉換器以及DSP浮點數運算器。

四、結束語

配電自動化包括的技術非常廣泛，配電自動化的饋線接地保護對于配電自動化程序的實施有很大作用，但是必須要在實踐的基礎上做出合適判斷與總結。需要在線路配置，接線，分流，電壓控制等方面繼續探索總結出更多更好的經驗?？偠灾?，饋線接地保護對于配電自動化來說是十分重要的，也有很大的實際意義。

參考文獻

[1]沈震.地區配電網配電自動化的應用研究[D].廣東工業大學，2007，5（30）.

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關鍵詞：電網小電流接地選線裝置；單相接地；現狀

1電網小電流接地裝置的介紹

安徽恒凱消弧及過電壓保護裝置中的數碼消弧控制器，是智能綜合過電壓保護裝置中的一種智能型控制器。該產品采用的雙核微處理器具有強大的改進型哈佛結構和數字信號處理器（DSP）計算功能，因此可以利用DSP高速、重復的數據處理能力實現傅立葉分析，通過對電壓互感器（PT）的2次電壓進行采集、判斷，及時準確的對電網各種接地狀態進行分析，并采取相應的動作，同時利用MCU的強大邏輯運算能力快速實現液晶顯示，遠程通信和數據保護等功能。數碼消弧控制器通過高速AD對PT進行實時采樣，在經過內部高速DSP核心模塊的運算處理后，精確判斷出電網的各種故障并輸出相應的報警接點如圖1所示。

它是根據線路發生故障時，中性點對地絕緣的供電系統會出現零序電壓，將零序電壓作為啟動信號開始計算，然后再根據發生故障時每相電壓的情況進行邏輯分析計算，判定接地故障發生的相別及接地屬性，再根據判定結果做出相應的處理。

2電網小電流接地裝置的現狀

2.1小電流接地選線裝置的工作原理

小電流接地選線裝置的型號較多，本文主要對安徽恒凱消弧及過電壓保護裝置的基本原理進行簡要的介紹，針對該裝置的特點，主要使用穩態分量法和諧波分量法2種判定方法，其具體工作原理為：

穩態分量法包括群體比幅比相法、零序電流比幅法和零序電流相對相位法3部分內容。如果中性點不接地系統發生單相接地故障時，沒有出現故障線路的電容量是零序電流，而故障線路的電容電流值與沒有出現故障線路的全部電容電流值的總和是一樣的，故障線路的電流方向是指向母線的，而沒有出現故障的線路電流是與之相反的。群體比幅比相法是與零序電流相對相位法相結合的，在對故障進行判斷的過程中，需要先對零序電流進行比較，然后對電流的流向進行選擇，進行綜合性判斷；零序電流比幅法主要是對找到零序電流中的最大電流，然后利用其與電流幅值進行對比的方式，對其故障進行判定；零序電流相對相位法是以故障線路與沒有出現故障線路的電流流向作為判定的依據，通常情況下，故障電流是零序電流是流向母線的。

諧波分量法是在發生故障以后，由于線路設備與故障點沒有線性關系，因此會存在一定的諧波信號，并且5次諧波的分量值是最大的。在中性點經消弧線圈接地系統出現故障時，故障線路的首段諧波零序電流與沒有故障線路的5次諧波電流和是一樣的。工作人員還需要對線路的電流流向進行判斷，進而找到出現故障的線路。

2.2小電流接地選線裝置的優勢

安徽恒凱消弧及過電壓保護裝置在發生單相接地故障時，沒有出現故障的電壓會提高到線電壓，這容易造成擊穿現象的出現，尤其是電力設備絕緣效果不是特別有效的位置，引起短路現象的出現，進而造成大范圍的影響，不利于電網的安全運行。因此，在最短的時間內找到故障線路，并采取適當的方式將其解決，減少對人們用電的影響是非常重要的。也是因為這個原因，當前仍然將小電流接地選線裝置作為電力行業的人們研究項目，引起大家的關注。安徽恒凱消弧及過電壓保護裝置是當前較為先進的小電流接地選線裝置，能夠在短時間內快速、準確的找到故障線路，并發出語音警報，對于提升工作人員的工作效率，促進電網的正常運行有積極的推動作用。尤其是在對其進行調試運行以后，該裝置系統更加完備，并且其抗干擾的能力也得到了提升。此外，該裝置還可以擁有顯示數字、發射燈光等功能，優勢較為明顯。

2.3影響小電流接地選線裝置的主要因素

通過小電流接地選線裝置的工作原理可知，判斷故障選線和操作都應盡量簡化，但在實際操作過程中，還會存在一定的問題。而影響小電流接地選線裝置的主要因素包括電流的不平衡、電容量波形、電流信號以及零序電流4個方面。電流不平衡主要是因為負荷電流不平衡而造成的，電流的不平衡易使諧波電流和零序電流增高，造成非接地回路電流高于接地回路電流；電流量信號薄弱也是影響判定的主要因素，在發生單相接地故障以后，故障線路中會產生零序電流，由于其數值相對較小，特別是在中性點消弧線圈得到補償以后，它的數值還會變小，而一些工作人員在使用諧波電流比零序電流法對故障線路進行判定時，常會因電流量過小而無法正確判斷故障發生的原因；在我國的配電網中，小電流接地選線裝置應用是非常廣泛的，但由于在電網運行時會發生較為頻繁的參數變化，常常會使電容電流以及諧波電流發生變化，加之母線電壓和負荷電流不是恒定的，所以容易造成零序電流的方向（大?。┏霈F變化；而小電流單相接地故障，通常都是因為弧光接地不穩定而造成的，所以常會出現線路中電容電流波形和諧波電流的變化。由此可見，在現實的操作中，小電流接地選線裝置的可靠性和準確性還有待提升，而這主要是因為無法正確判斷故障選線，缺乏有效的數據，無法對數據進行科學的分析造成的。

3電網小電流接地裝置的發展趨勢

隨著電力行業的不斷進步與發展，小電流接地選線裝置也會在未來的發展過程中進一步的創新，能夠幫助工作人員更加快速的找到故障電路，提升其工作效率，減少對人們生產、生活的影響，其呈現出下面的發展趨勢。

3.1判斷方法更加智能化、先進化

在未來的發展過程中，在使用比幅比相法對電網小電流接地裝置的故障進行判斷時，會變得越來越智能化，以比幅比相法為例，它會在原有的基礎上增加數字濾波器，信號經過數字濾波器時會為工作人員提供更為客觀、準確的信號，從而幫助其進行正確的判斷。不僅如此，對小電流接地裝置的判斷方法還會變得更加先進，以諧波選線法為例，工作人員在對線路零序電路諧波進行分析的過程中，如果發現檢驗的線路與零序的電流是一致的，則會斷定是母線出現了故障，而在此過程中，將數字濾波技術應用當中，可以擴大諧波的頻帶范圍，從而減少誤差的出現，促進工作人員在短時間內快速找到故障所在，從而提升其工作效率。

3.2電網小電流接地裝置相關技術的發展

隨著電力行業的發展，電網在逐漸發展與完善的過程中，其出現的問題也變得更為復雜，需要更加先進的技術加以解決，因此在未來的發展過程中，與之相關的技術也會得到快速發展。由于接地故障的多樣性與復雜性，加之在選線方法上存在局限性，因此一旦超出現有的能力范圍，就無法對故障做出正確的判斷，從而影響人民的生活。為更好的滿足對接地線路的選擇，有效域技術會得到快速的發展，通過給定有效域幫助工作人員找到故障所在，提高其工作效率。不僅如此，由于小電流接地系統在發生故障時，其信號會變得非常薄弱，并且容易受到其他因素的干擾，會影響工作人員對故障線路的有效判斷。因此，為克服這種情況的出現，連續判斷技術會得到迅速的應用與發展。這種技術會在故障發生以后，立即對選線進行計算，經過多次連續的計算，將干擾因素進行排除，從而提升工作人員選線的準確性。

電力行業在未來的發展中，還會出現諸多的問題，需要相關技術人員加強對其的研究，從而提升電網小電流接地裝置的技術與方法，包括零序能量選線法、小波選線法、網絡化選線法、樣本建模選線法等等，促使其朝著集成化、智能化的方向發展，從而為工作人員查找故障線路提供便利，增強其工作效率，促進其工作的高效開展。