单相高阻接地保护装置的研制

一般地，单相短路将产生很大的故障相电流和零序电流，相应的接地保护装置将能可靠动作从而将故障切除。然而，由火焰接地、毛竹接地或树梢接地等原因引起的单相高阻接地故障，由于电压降小、三相线间电压依然几乎对称，从而增加了高阻接地检测的难度。同时故障电流一般比较小，电流突变也很小，有时呈缓慢上升的变化趋势，对火焰接地来说，由于空气游离的缘故，接地阻抗变化很大，使现有保护反反复复启动、恢复，可能会导致相邻线路、设备的保护越级跳闸，使电力系统出现更严重的故障。所以及时探测发现并消除这类故障，具有重要的研究价值，而且有必要研究从原理到装置都具有高性能的保护方案。由于现有的保护方案无法快速有效地切除此类故障，本文在详细分析了单相高阻接地故障的稳态和暂态特性的基础上，从小波分析原理出发，利用小波变换检测突变信号的原理，以零序电流、模电流等为研究对象，结合方向高频保护的原理，设计了一套包含启动元件、选相元件、方向元件、主保护的保护新方案。MATLAB仿真分析证明了该方案耐受过渡电阻的能力强，在故障切除和重合闸时不会因出现的暂态信号而误启动，不受系统振荡、频率偏差的影响，克服了常规保护灵敏度不足的缺点，较好地解决了单相高阻接地故障的难题。为了满足本方案对采样率和运算速度的要求，本文还设计了一套具有高采样率、高运算速度的硬件。该硬件可以实现每秒120兆次浮点运算，采用一片LTC1608进行A／D转换，片内自带采样／保持器、分辨率为16位、转换率为500KSPS。