[科普中國]-零序分量

電力系統(tǒng)屬于三相系統(tǒng)，理想條件下三相參數(shù)均對稱。但是由于三相負載差異，三相線路以及電源差異，一般電網(wǎng)都處于不對稱運行中。對不對稱三相電網(wǎng)進行分析時，可以用對稱分量法分解為正序、負序、零序分量。零序分量屬于三相同大小同相位的分量。

推導過程由線性數(shù)學計算可知:三個不對稱的相量，可以唯一分解為三組對稱的相量 (分量)。對稱分量法是電力系統(tǒng)分析的常用方法, 在繼電保護的現(xiàn)場試驗也有廣泛的應(yīng)用。 在對繼電保護裝置、 故障錄波裝置等做零、 負序的相關(guān)實驗時, 常常會涉及到將三組序分量 ( 電壓或電流) 合成為三相相量, 或者將不對稱的三相相量分解為序分量。

對于一組三相不對稱的相量，可以用對稱分量法進行分解。取其中一相進行分析，用矩陣表示為

其中， 稱為正序分量， 稱為負序分量， 稱為零序分量，三序分量大小各自相同，正序分量按逆時針分布，負序分量按順時針分布，零序分量三相相位相同。1

應(yīng)用配電網(wǎng)故障定位小電流接地系統(tǒng)單相接地的故障定位因其定位的困難性，一直是電力系統(tǒng)領(lǐng)域研究的熱點。國內(nèi)外已經(jīng)有不少配電網(wǎng)故障定位方面的方法被提出，大部分都集中在阻抗法與行波法心一。采用行波法需要專門的硬件設(shè)備，投資較大，技術(shù)復雜，并且存在反射波識別和近區(qū)定位死區(qū)的問題。若采用阻抗法，可以一定程度上克服定為死區(qū)的問題，而且可以利用大量現(xiàn)有的設(shè)備，硬件投資相對較小，容易實現(xiàn)。經(jīng)研究，小電流接地系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時其電流值電壓值等電力參數(shù)會發(fā)生一系列的變化，這些特性所反映的故障信息如果被成功提取便會給我們的定位帶來很大的幫助¨

當配電網(wǎng)絡(luò)發(fā)生小電流接地故障時，相當于在故障點附加一個與故障前電壓幅值相等、極性相反的虛擬電壓源。故障點上游的動態(tài)過程為上游線路與健全線路共同在虛擬電壓源作用下的響應(yīng)，下游線路動態(tài)過程為下游線路在虛擬電壓源作用下的響應(yīng)。

對于故障點同側(cè)的2個檢測點而言，其零序電流之差為兩檢測點間的分布電容電流，由于兩檢測點間的分布電容較小，所以兩檢測點間的零序電流幅值相差不大。

而故障點兩側(cè)的零序電流，由于線路的電阻、電感及分布電容值相差較大，所以故障點兩側(cè)的零序電流幅值相差較大。

利用上述原理，進行接地故障點的區(qū)段定位。具體實現(xiàn)過程如下：
1)設(shè)檢測點故障信號采集裝置采集到的零序電流值，定義故障區(qū)段故障參數(shù)。
2)對不同檢測點信號采集裝置采集到的零序電流值進行計算，求得各檢測點的故障參數(shù)。
3)比較各檢測點的故障參數(shù)，參數(shù)差最大的區(qū)段即為故障區(qū)段。2

距離繼電器電力系統(tǒng)在一定程度上可以看做是線性系統(tǒng)，所以適用于電路中的疊加原理。對于線路中發(fā)生的任何故障都可看做是故障前系統(tǒng)和故障附加系統(tǒng)的疊加，對于基于故障附加系統(tǒng)的保護，由于僅由故障附加網(wǎng)絡(luò)來決定其性能，從而使此類保護具有較高的靈敏度，性能穩(wěn)定，不受故障前負荷，兩側(cè)電勢夾角等因素影響。

對于區(qū)內(nèi)故障，由于零序電壓源在保護范圍內(nèi)部，按照動作電壓方程求出的電壓量為零序電壓分布曲線 k1 的延長線上的虛假電壓量，由于為線性關(guān)系，從而使動作方程滿足；相反，對于正向區(qū)外以及反向故障，按照動作電壓公式求出的保護范圍邊界的零序電壓即為電壓分布曲線上 Y 點的電壓量，不滿足動作方程。

零序距離繼電器具有不受故障前負荷，系統(tǒng)運行方式，系統(tǒng)振蕩等因素影響的特點，由于最終的動作公式為模量比較，現(xiàn)場實現(xiàn)簡單可靠具有較強的抗干擾及耐過渡電阻能力。由于零序距離繼電器所有動作量為零序電氣量，啟動后可以長期穩(wěn)定，而且電壓回路異常后，可以改用開口三角形輸出電壓實現(xiàn)。3

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學