一、选题的目的、意义和研究现状
1.1 选题目的和意义
    我国 3kV-66kV 配电网广泛采用小电流接地系统，其主要接地方式有：中性点不接地系统(NUS)、经消弧线圈接地系统(NES)和经电阻接地系统（NRS），其中绝大多数为 NUS 和 NES 系统。小电流接地系统在发生单相接地故障时，由于大地与中性点之间没有直接电气连接或串接消弧线圈，因此短路电流很小，保护装置不需要立刻动作跳闸，从而提高了系统运行的可靠性。尤其在瞬时故障条件下，短路点可以自行灭弧恢复绝缘，不需要运行人员采取措施，这对于减少用户短时停电次数具有积极意义，但是随之而来的问题是：如果故障是永久性的，系统仅仅允许在故障情况下继续运行 1～2 个小时，以免故障发展成其他类型的短路故障。此时运行人员必须尽快查明故障线路，以便采取相应对策排除故障，恢复系统正常运行。这就提出了小电流接地系统发生单相接地故障时要解决的故障选线和测距问题。 
在我国电力系统中性点接地方式有两种，分别是中性点直接接地方式和中性点非直接接地方式。110kV及以上电网采用中性点直接接地方式，在这种系统中，发生单相接地时，短路电流很大，故称大电流接地系统。电压等级在110kV以下、6kV以上的中低压配电网络中，其中性点接地方式主要为非直接接地方式，即不接地或者经过消弧线圈接地，这样的系统一般称为小电流接地系统。     
小电流接地系统直接面向用户。根据电力运行部门统计，其发生单相接地故障的几率最高，可占总故障的80%左右，这时供电仍能保证线电压的对称性，且故障电流较小，不影响对负荷连续供电，故不必立即跳闸，规程规定可以连续运行1至2小时。尤其在瞬时故障下，短路点可以自行灭弧，恢复绝缘，不需要运行人员采取什么措施，这对于减少用户短时停电次数具有积极意义。
1.2研究现状
    世界各国的配电网中性点在50年代前后,大都采用不接地或经消弧线圈接地方式;到六十年代以后,有的采用直接接地和低电阻接地方式,有的采用经消弧线圈接地方式。对于故障选线的研究,在前苏联,小接地电流系统得到了广泛应用,并对其保护原理和装置的研究给予了很大的重视,发表了多篇论文,研制了几代装置,在供电和煤炭行业中得到了应用,保护原理从过流、无功方向发展到了群体比幅;装置由电磁式继电器、晶体管发展到模拟集成电路和数字电路,而微机构成的装置较少。日本在供电、钢铁、化工用电中普遍采用中性点不接地或经电阻接地系统, 所以选线原理简单,采用基波无功方向方法,近年来,在如何获取零序电流信号以及接地点分区段方面投入了不少力量,利用光导纤维研制的架空线和电缆零序互感器OZCT试验获得成功。德国多使用谐振接地系统,并于30年代就提出了反映故障开始暂态过程的单相接地保护原理,研制了便携式接地报警装置。法国在使用中性点经电阻接地系统几十年后,现在正以谐振接地系统取代中性点经电阻接地系统,同时开发出了高新技术产品:零序导纳接地保护。而挪威一公司则利用测量空间电场和磁场的相位,反映零序电压和零序电流的相位,研制了悬挂式接地指示器。90年代初,国外已将人工神经网络原理应用于单相接地保护,并有文献提到应用专家系统方法,随着小波分析的出现和发展,国外有文献提及利用小波分析良好的时频局部性,分析故障暂态电流的高频分量的方法。
近年来，我国引进了大量的国外设备，由于各国的接地方式不同，各国设备的设计标准也不一致，特别是设备的耐压不同，要使用这些设备，首先必须决定电力系统的接地方式。因此在对接地方式的选择上引起了我国专家的争论。有的大城市己局部将配电网的中性点不接地方式改为小电阻接地方式，以消除弧光接地过电压的产生，减少异相接地的发生。也有的改为大电阻接地方式，以消除谐振接地过电压的危害。但大部分仍主张改为经消弧线圈接地方式，补偿系统的电容电流，使得单相弧光接地时，故障点电流减少，降低故障相电压的恢复速度，达到熄弧效果，从而避免了单相瞬时接地故障的跳闸，提高系统运行的可靠性。 
我国从1958年起，就一直对小电流接地系统单相接地故障的选线问题进行研究，提出了多种选线方法，并开发出了相应的装置。50年代我国有根据首半波极性研制成功的接地保护装置和利用零序电流五次谐波研制成功的接地选线定位装置。70年代后期，上海继电器厂和许昌继电器厂等单位研制生产了一批有选择性的接地信号装置，如反映中性点不接地系统零序功率方向的ZD一4型保护和反映经消弧线圈接地系统五次谐波零序功率方向的ZD一5、ZD一6、ZD一7型保护。有些运行部门还采用反映零序电流增大的零序电流保护来选线。80年代中期，我国又研制成功了微机型小电流接地系统单相接地选线装置，近几年来，随着微机在电力系统应用的推广，相继又出现了一些微机型接地选线装置和适合微机实现的选线理论。其中由南京自动化研究院研制的微机小电流接地系统单相接地选线装置，其主要原理是比较线路零序电流五次谐波的大小和方向;华北电力大学利用零序电流的五次谐波比相原理研制的ML98型小电流接地系统单相接地微机选线装置等等。
二、研究方案及预期结果
2.1研究方案
根据采集的电气量的不同，可以采用不同的方法，而根据电气量的不同特性，也可以看出各种方法在不同故障条件下的优劣。目前可以采用的方法有：比幅比相方法、无功功率方法，小波方法、暂态能量方法、能量方法、负序电流法、注入方法等。由于小电流接地系统单相接地故障信号微弱，易受到外界的各种噪声干扰，很有可能通过A/D采样器件采集的信号受到了较大程度的干扰，此时利用该信号进行选线的误选可能性就非常高。
装置实时采集母线零序电压及各回线路零序电流数据，在内存中按一定长度的数据窗动态存储数据。发生单相接地故障后，由母线零序电压越限信号触发装置，装置随即保存故障发生后4~10个周波的故障数据。
本系统通过信号采集模块采集母线的零序电压及各线路零序电流的模拟信号，按适当比例调节其大小使之成为装置能处理的幅值范围。通过模数转换器将其转换为单片机能够识别的数字信号，采用综合选线方法分析处理信号，判断是否发生故障，若发生故障则给出选线结果，保存故障信息，并将选线结果传送给执行装置进行故障报警和显示。本系统中包含了信号采集系统模块、A/D转换模块、CPU模块、存储器模块、人机对话模块等。图2.1示为系统结构框图。

图2.1 系统结构框图
软件设计即在硬件设计的基础上，为系统编写应用程序，去完成应用要求。系统的软件设计是开发中的一个非常重要的部分。小电流接地故障选线装置的软件必须要完成硬件接口程序、应用处理程序和流程控制程序的功能，故将其架构设计为3层结构。

图2.2软件的算法流程图

三、研究进度
第1-4周     借参考书及查阅文献熟悉资料，写出开题报告   
第5周       对小电流接地工作原理进行分析研究
第6—8周    用MATLAB仿真软件针对各种故障情况进行仿真分析并输出仿真结果 
第9—11周   编制出高次谐波法小电流接地选线保护的程序流程框图
第12—15周  编写并调试高次谐波法小电流接地选线保护的相应源程序 
第16周      整理毕业设计论文 第17周 毕业设计答辩
四、主要参考文献
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五、指导教师意见

           
              指导教师签字