2020-03-16-接地电流谐波分析

1. 分析实验中的电流谐波含量

做接地电力谐波分析。

首先对每一周期的谐波电流进行分析,电流曲线如图

最后45周期电流曲线

第45周期的电流FFT分析,它有400个点,那么最高采样率是20kHz,采样400个点,这样分析的频率就是对应的。曲线如图

FFT幅度频率曲线

其中50Hz最高,150Hz(3倍频),250Hz(5倍频),所以用5次谐波法可以进行检测。

那么看45~90周期所有的FFT分析曲线。

45~90周期FFT分析曲线

可以看出来,他们的比例基本是不变的,变化最大的应该在5倍频处。那么问题就是,这样的一个FFT结果是不是由于电弧产生的呢?

将每一周期的50Hz的幅值的电流创造出来,认为在这一周期内的电阻不变,那么该电流应该为电阻电流和电弧电流(50Hz部分分量)的和,那么首先分析理想电弧的50Hz的电弧分量比例,按照比例去除电弧50Hz分量部分,剩下的就应该是电阻部分。忘记考虑电阻和电弧是串联状态,其电流根本就分不开,而单独考虑只有电阻和只有电弧的情况,由于接地电阻会影响中性点的电压,所以这样的分析是不正确的,那么是不是可以分析一下电压的谐波特性呢?

45~90周期的电压信号谐波曲线

45~90周期的电压信号谐波曲线

与电流特性比较接近,看一下纯的电弧的电压曲线谐波是什么样子的。

首先分布不同电弧参数下,50Hz分量的比例是不是有明显的变化。

用matlab做一些电弧出来吧。

2. 仿真下的理想电弧+电阻模型中的谐波含量

若分析理想电弧模型,应该在一个大约近似的环境下,用PSCAD进行仿真的环境下进行记录吧。

参数是,$\tau = 484$,$U_c = 3.01kV$,仿真步长$\Delta t = 50us$。

在仿真系统下,分析理想电弧的电压的FFT和线路故障相电压的FFT,如图

理想电弧电压与线路相电压FFT

其中紫色是线路相电压,黄色是理想电弧电压,可以看到,线路电压的50Hz分量较大,而电弧3次谐波和5次谐波含量较大,考虑到线路电压包含了电弧电压,所以还应该看一下电阻上的电压水平中的FFT。由此确定单相接地故障的谐波是否大部分由电弧产生。

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三个谐波含量分布,这个很有意思,电阻的电压谐波和电弧的谐波含量是一模一样的,同时,流经电阻的电流也和电压是同样的,所以可以认为,接地电流的谐波含量和电弧电压的谐波含量相等,所以可以认为若能够检测电弧电压的谐波含量,就可以推导出故障电流的谐波含量,是否这样就可以说明是谐波法虽然检测的是电流的谐波,实际上,电流的高次谐波实际是由电弧产生的呢?

3. 分析无电弧情况下的5次谐波情况

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很清楚的看到,若不带电弧,则电压信号当中的高次谐波分量为0,那么证明谐波的来源就是电弧,这样的结论很清楚了。