第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 课题研究背景
电力系统一直以来都是国民赖以生存的基础，不仅体现在衣、食、住以及行方面，生命安全同样也离不开电力[1-3]。2020 新春伊始，新型冠状病毒为全球人民带来了严重的疫情，我国受损失最严重的当属武汉地区，疫情严重影响到了人们的日常生活及生命财产，导致全国上下戒备森严，人人都尽可能减少外出，努力为疫情防卫做出力所能及的贡献。而为确保电网安全稳定运行，加快新建医院配套电网工程建设，全力做好疫情防护，湖北省电力有限公司落实国家电网有限公司和湖北省委省政府疫情防控各项措施，为打赢疫情防控阻击战提供了可靠电力保障，由此可见，电力系统的安全稳定运行极为重要，关乎国民生命安全，当电网故障时，准确快速地排除电力故障仍是当下需要研究的一个重点课题。
目前，我国大多数配电网均采用小电流系统，即中性点间接接地系统，该类型的系统主要由中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统构成[4-6]，系统所有的故障中当属单相接地故障发生的几率最大，高达 80%以上，故障时由于供电仍能保持线电压的对称性且故障电流很小，不影响电网继续供电，故可带故障运行 1-2个小时[7-8]。但电网规模越来越大，电网中引出的馈线也越来越多，故障电流变大，难以在故障的情况下一直保持电网的动态平衡，若继续在较长一段时间内运行容易发生短路，弧光接地甚至还会引起整个系统过电压，而电压过高点容易线路设备造成一定损伤，从而破坏了电网的安全运行。
在大电流接地线系统中，若发生单相接地故障，由于故障电流比较大，可以快速检测信息启动选线，很快就可以确定故障线路。而小电流系统因故障后零序电流信号小等优点，在中低压配电网应用广泛，但给故障排除造成了影响。极小的零序电流本身难以检测，其中又夹杂了部分噪声信号，故障的持续时间也非常短暂，造成故障特征信号难以提取、故障时刻难以判断[9-10]。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 电力系统接地故障国内外研究现状
由于电网发展状况的差异，各个国家电网的中性点接地方式不尽相同，从而导致其故障选线研究也具有一定的差异[11-12]。前苏联和我国类似，电网中性点以采用小电流接地的方式为主，其继电保护和选线原理的发展，经历了从过流保护、功率方向保护、再到群体比幅、比相的过程。近邻日本曾经也多采用非有效接地方式，故障选线原理以零序过流和功率方向为主。谐振接地电网在日本得到了较多的应用，促使其对信息融合选线方法投入了较多的科研精力，重点研究了基于粗糙集和云理论等选线算法。美国多采用中性点经小电阻接地的方式，选线原理较简单，针对性较强，其选线方法大多不适用于谐振接地电网。欧洲各国的情况也有所不同，法国曾以小电阻接地为主要接地方式，但随着经济的发展，电力线路中电缆所占的比例大大增加，再加上各种新式电力设备的采用，均导致了故障电容电流的增大，小电阻接地的缺点被无限放大，不再适用于新时代的电网。法国电力公司开始尝试谐振接地方式，针对性地研究了多种选线方法，比如相关专家提出了利用小波分析理论处理后的故障暂态信息来进行故障选线的方法，该方法具有较高的准确度。德国电网中性点经消弧线圈接地的方式应用较多，针对该接地方式下的故障选线研究处于世界先进水平，相继研发了利用谐波信息和故障暂态信息进行故障选线的装置，并将其应用在电网中，取得了较好的效果。
我国电网中性点非有效接地方式曾以不接地方式为主[13-14]，但经济和科技的发展、电网规模和容量的不断扩大以及电缆线路应用的日益增多，导致了电网对地电容的逐步增大，单相接地时造成的短路电容电流也随之增大，当接地故障发生时更容易形成电弧故障，极易将瞬时性短路故障扩大成永久性故障。在中性点接地处加入消弧线圈装置后，消弧线圈装置将产生电感电流用以补偿电网分布电容所产生的容性电流，从而达到减小接地电流，进而抑制电弧产生的目的，因此中性点经消弧线圈接地的方式在电网中得到了较多的应用。
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第二章 相关理论和软件开发技术
2.1 引言
小电流接地系统因其故障电流小，故障后能持续运行一段时间，所以发生故障的频率虽高但是却无法保证能准确检测出系统的哪条线路发生了故障。故本小节将对故障发生后的故障特征进行深入分析，归纳出其规律，为下文的故障选线部分提供坚实的理论支撑。
按照供电公司城市配网小电流接地故障智能选线系统的整体研发方案，系统采用 B/S 三层开发架构对系统体系架构进行详细设计，具体的研发技术采用 J2EE平台中的 JavaWeb 相关技术体系，并采用 SQL Server 数据库作为系统数据管理工具，本章对系统的上述研发技术体系进行整理与介绍。
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2.2 相关理论基础
2.2.1 配网单相故障接地故障分析
中性点不接地系统单相接地故障示意图如图 2-1 所示，假设三相对地电容和三相对地泄露电阻均相等，即令 CA=CB=CC=C0、r A=r B=r C=r0。图 2-1 中，AE 、BE 和CE 分别为 A、B 和 C 相的电源电压向量，AU 、BU 和CU 分别为 A、B 和 C 相的相电压向量。如果电力系统未发生故障时，三相相电压之和为零，中性点零序电压为零，三相导纳上的电流之和也为零。当 A 相线路发生单相接地故障，对各相的运行情况分析如下。
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第三章 系统需求分析.................................19
3.1 引言................................................ 19
3.2 系统整体需求分析........................ 19
第四章 城市配网小电流接地故障智能选线系统的设计..........................................27
4.1 引言....................................... 27
4.2 系统功能总体架构设计................................................. 27
第五章 城市配网小电流接地故障智能选线系统的实现与测试...............................41
5.1 引言.................................... 41
5.2 系统开发与实现环境............................................ 41
第五章 城市配网小电流接地故障智能选线系统的实现与测试
5.1 系统开发与实现环境
系统的设计和开发要考虑系统的经济性，所以在进行相关软硬件的选择以及使用等方面要格外的注意，经过多方考虑，本文最终选择了 Windows 7 作为系统的操作系统，并选择了 Java 编程语言进行系统的代码设计，并使用了比较成熟的SQL Server 数据库管理系统，用于保护系统的数据。开发环境软硬件的具体配置包括以下几个部分：
（1）电脑软件
操作系统采用 Windows 7 系统，之所以选择该系统的原因是 Windows 7 系统具有强大的兼容功能，能实现和多种硬件设备和软件系统的匹配。集成开发环境采 Eclipse 软件，该软件支持多种数据链接插件，已经应用于移动端软件、Java EE的开发上。
（2）电脑硬件
台式电脑的 CPU 采用英特尔 6 核 64 位处理器的 i5 9600K，电脑的内存由 2根威刚 8G 内存条组成，网卡采用 TP-LINK TG-3269C 千兆 PCI 网卡，硬盘采用东芝 480GB SSD 固态硬盘。
（3）编程语言
本系统的代码开发环境是 Java 环境，利用 Java 语言进行各个功能模块的辨析。另外，本论文分了两个部分对该系统进行了开发：一是前台部分，该部分使用的开发语言是 Java 语言，前台开发的主要任务为对系统页面进行设计。二是系统后台开发，该部分使用的开发框架为 J2EE 框架。
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第六章 总结与展望
6.1 总结
本文基于笔者所在供电公司的配网线路接地选线项目参与经验，对城市配网小电流接地故障智能选线系统的功能设计与实现工作进行了详细研究。智能选线系统严格按照公司的配网线路接地故障处理业务流程进行功能设计和开发。应用智能选线系统可以实现公司的配网线路接地故障处理业务的信息化管理，替代原来的基于人工手动处理的管理模式，提高配网线路调度运行管理工作的专业性和管理效率。本文的研究总结如下：
（1）梳理和总结了供电公司目前配网线路接地故障处理业务的情况，以及故障处理工作信息化现状，进而明确了本系统的研发目标，然后对智能选线系统的功能需求、非功能性需求以及性能需求进行了深入分析。
（2）基于 Java Web 技术及研发工具，利用软件设计技术对系统的技术方案进行了详细设计，并分析考察了各个功能模块的内部功能逻辑框架、Java 功能类结构等，同时对系统的数据库逻辑、物理结构进行设计分析。
（3）对系统的功能实现工作进行了详细分析和研究，根据系统的功能定位及功能模块的逻辑模型，介绍其实现思路、方法、原理和效果。
（4）对系统进行了详细的测试分析，研究了系统的测试方法与环境，选择部分功能用例进行汇总、整理，介绍系统的功能测试内容及结果。
参考文献（略）