小电流接地选线的管理支持系统
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摘要
小电流接地系统单相接地故障选线是一个长久以来未能得到圆满解决的问题。由于系统故障信号非常微弱，干扰影响严重，同时又受到故障条件、运行方式的影响，使以往的选线装置在现场的适应性不强；加上现场中存在的管理问题，造成选线装置的现场应用效果很不理想，错选漏选的现象屡屡发生。
为了查明小电流选线失败的原因，进一步认识单相接地故障的本质，我们建立了小电流接地选线的管理支持系统。管理支持系统包括故障录波、在线监测和远程维护等功能模块。实际故障数据能作为证据来查找以往选线失败的原因，从而分清责任，进而解决问题；同时这些故障数据又蕴含着单相接地故障的本质，可以用于完善选线技术。
故障录波和在线监测技术已经在大电流接地系统有了广泛应用，并取得了很好的效果。进行故障录波是我们认识故障本质的唯一途径，本论文在原有的选线装置硬件基础上，将故障录波和在线监测功能软件化，提高建立管理支持系统的可行性。
管理支持系统采用了双层管理体制，保证了管理的公平和公正性。并根据不同的装置形式，采用了两种通讯实现方案：采用通讯软件Pcanywhere的实现方案和自行设计的ZMODEM文件传输实现方案。第一种方案简单易行，可降低可行性研究的难度和成本；第二种方案适应性广泛，灵活性强，设计上以ZMODEM协议为基础，加入了软件流控制和自适应的窗口调节等策略，保证了传输的速度和可靠性。
根据故障录波数据，验证了小波分析的有效性以及提出指纹判据的选线思想。单相接地故障信号中通常含有丰富的暂态成分，暂态成分满足选线规则，是非常有价值的资源。利用小波变换来提取故障暂态信息，通过构造合理的判据可以取得很好的应用效果。指纹判据是一种以样本为基础的选线判据，通过对故障特征进行指纹分析，来判断故障线路。
通过建立管理支持系统，发现了瞬时接地的时间特性，总结出多种
接地故障形式，提出计算系统接地电流的方法、为线路检修提供参考以及进行现场实验的安全手段等措施。
Due to influence of many factors as the tiny fault current and the relatively heavy interference and the complex fault condition and running function, the single line-to-ground fault location in the non-direct-ground system is rather difficult. Together with the problems of technique , the poor management leads to the failure use of detector.
In order to find the reason of the failure and make a clearly recognize on the essence of the single line-to-ground fault, we bring forward the thought of setting up the system of management. The system involves the module of fault record, detect on line and remote remaintenance.
The techniques of fault record and detect on line have a wide use in the direct-ground system. Fault record is the only method to recognize the fault essence. By realizing them in software, we improve the feasibility of the system.
Double-layer management can provide the justice to the user and the provider. In order to fit all the kinds of the detector, we design two methods of communication: one uses the software of Pcanywhere which has good performance of serial communication and can be used easily, the other uses the protocol of Zmodem and be accomplished on my own.
Method of wavelet analysis is proved and fingerprint are proposed accoding to the data of the fault record. The method of wavelet analysis has achieved good effect in practise because of the abundance of transients and its character. Based on the sample, fingerprint method detect the fault line by mode identify.
We also achieve other useful conclusions such as the distribution of the maintain time of the fault, the complex form of fault, the safe way of calculate the grounding current, etc.
为了查明小电流选线失败的原因，进一步认识单相接地故障的本质，我们建立了小电流接地选线的管理支持系统。管理支持系统包括故障录波、在线监测和远程维护等功能模块。实际故障数据能作为证据来查找以往选线失败的原因，从而分清责任，进而解决问题；同时这些故障数据又蕴含着单相接地故障的本质，可以用于完善选线技术。
故障录波和在线监测技术已经在大电流接地系统有了广泛应用，并取得了很好的效果。进行故障录波是我们认识故障本质的唯一途径，本论文在原有的选线装置硬件基础上，将故障录波和在线监测功能软件化，提高建立管理支持系统的可行性。
管理支持系统采用了双层管理体制，保证了管理的公平和公正性。并根据不同的装置形式，采用了两种通讯实现方案：采用通讯软件Pcanywhere的实现方案和自行设计的ZMODEM文件传输实现方案。第一种方案简单易行，可降低可行性研究的难度和成本；第二种方案适应性广泛，灵活性强，设计上以ZMODEM协议为基础，加入了软件流控制和自适应的窗口调节等策略，保证了传输的速度和可靠性。
根据故障录波数据，验证了小波分析的有效性以及提出指纹判据的选线思想。单相接地故障信号中通常含有丰富的暂态成分，暂态成分满足选线规则，是非常有价值的资源。利用小波变换来提取故障暂态信息，通过构造合理的判据可以取得很好的应用效果。指纹判据是一种以样本为基础的选线判据，通过对故障特征进行指纹分析，来判断故障线路。
通过建立管理支持系统，发现了瞬时接地的时间特性，总结出多种
接地故障形式，提出计算系统接地电流的方法、为线路检修提供参考以及进行现场实验的安全手段等措施。
Due to influence of many factors as the tiny fault current and the relatively heavy interference and the complex fault condition and running function, the single line-to-ground fault location in the non-direct-ground system is rather difficult. Together with the problems of technique , the poor management leads to the failure use of detector.
In order to find the reason of the failure and make a clearly recognize on the essence of the single line-to-ground fault, we bring forward the thought of setting up the system of management. The system involves the module of fault record, detect on line and remote remaintenance.
The techniques of fault record and detect on line have a wide use in the direct-ground system. Fault record is the only method to recognize the fault essence. By realizing them in software, we improve the feasibility of the system.
Double-layer management can provide the justice to the user and the provider. In order to fit all the kinds of the detector, we design two methods of communication: one uses the software of Pcanywhere which has good performance of serial communication and can be used easily, the other uses the protocol of Zmodem and be accomplished on my own.
Method of wavelet analysis is proved and fingerprint are proposed accoding to the data of the fault record. The method of wavelet analysis has achieved good effect in practise because of the abundance of transients and its character. Based on the sample, fingerprint method detect the fault line by mode identify.
We also achieve other useful conclusions such as the distribution of the maintain time of the fault, the complex form of fault, the safe way of calculate the grounding current, etc.
引文
[1] 要焕年. 城市电网中性点接地方式. 电网技术，1991， 15(3)
[2] 许颖. 电力网中性点接地问题. 电网技术，1991， 15(3)
[3] 徐浩强，薛磊. 10kV城市配电网中性点接地方式的探讨. 高电压技术，1993，19(2)
[4] 董振亚. 城市配电网中性点接地方式的发展和改进. 中国电力，1998，31(8)
[5] 王一宇. 城市配电网中性点接地方式讲座，第三讲：配电网中性点接地方式的应用. 供用电，1997，14(1)
[6] 张树文，李文毅等.小电流接地系统单相接地保护原理和技术综述.电力情报，1994，(2)
[7] 贾清泉. 提高配电网单相接地故障选线保护性能的研究[博士学位论文]. 华北电力大学，2002
[8] 夏芳，刘沛. 变电站微机型故障录波装置设计方案. 继电器， 2000，28(3)
[9] 丁俊健，陆于平. ＣＯＭＴＲＡＤＥ99版新标准在大型发变组故障录波分析软件中应用研究. 电力自动化设备，2001，21(11)
[10] 曾祥君，尹项根. 电力系统暂态过程同步记录的研究. 电力系统及其自动化学报，2001，13(1)
[11] 郑 敏，黄华林. 故障录波数据通用分析与管理软件的设计. 电网技术，2001，25(2)
[12] 陆维荣，宋永华等. 电力系统设备状态监测的概念及现状. 2000，24(11)
[13] 卢文秀等. 抽水蓄能机组的状态监测和故障诊断. 中国电力，2000，30(5)
[14] 王亓昌. 小电流接地系统单相接地故障检测探讨. 中国电力，2001，34(7)
檀国彪等.基于最大Isinφ或△（Isinφ）原理的微机选线装置.中国电
[15] 力，1995，28(7)
[16] 牟龙华.零序电流有功分量方向接地选线保护原理.电网技术，1999，23(9)
[17] 郝玉山，杨以涵等.小电流接地微机选线的群体比幅比相原理.电力情报，1994，2
[18] 曾祥君，尹项根，张哲，陈德树. 配电网接地故障负序电流分布及接地保护原理研究. 中国电机工程学报，2001，21(6)
[19] 何奔腾，胡为进. 能量法小电流系统选线原理. 浙江大学学报，1998，32(7)
[20] Onnis Chaari, Michel Mnichel, Francoise Brouaye. Wavelet: A new tool for the resonant grounded power distribution system relaying. IEEE Trans. PWRD, 1996, 11(3): 1301~1308
[21] 毛鹏，孙雅明，张兆宁等. 小波包在配电网单相接地故障选线中的应用. 电网技术, 2000，24（6）
[22] 苏沛浦.小波变换在配电自动化接地故障检测中的应用研究.电力系统自动化，1999，23(13)
[23] 桑在中，张慧芬.用注入法实现小电流接地系统单相接地保护.电力系统自动化，1996，20(2)
[24] 曾祥君，尹项根等. 基于注入变频信号的经消弧线圈接地系统控制与保护新方法. 中国电机工程学报，2000，20(1)
[25] 田进章. 浅谈配电自动化系统中的通信系统. 河北电力技术，19(2)
[26] 杜海峰， 刘勇等. 电力通讯监测系统的实现. 电脑开发与应用，2000，13(10)
[27] 温阳东, 吴丽娟等. 变电站综合自动化通讯控制单元的设计. 合肥工业大学学报，25(2)
[28] 黄军，熊勇等. Delphi串口通讯编程. 人民邮电出版社，2001
[29] Mark Nelson 著，潇湘工作室译. 串行通讯开发指南. 中国水利水电出版社，2000
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[32] 康耀红. 数据融合理论与应用. 西安：西安电子科技大学出版社，1997
[33] 李春好，李立辉，杨印生. 人工神经网络BP算法的数据处理方法及应用. 系统工程理论与实践，1997，(7)
[34] 苏磊，徐阳等. 局部放电数字化在线检测诊断系统.绝缘材料. 2001，5
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