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基于直流注入原理的配电网单相故障选线定位研究

作　者: 朱秀香
导　师: 张慧芬
学　校: 济南大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 小电流接地系统 单相接地故障 选线定位 直流注入原理 PSCAD/EMTDC仿真
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 95次
引　用: 2次
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内容摘要


我国6-35kV的中低压配电网主要采用小电流接地系统,它主要包括中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统,小电流接地系统发生单相接地故障的机率最高。当小电流接地系统发生单相接地故障时,只有系统的分布电容引起很小的零序电流,三相线电压依然保持不变,在短时间内不影响对用户的正常供电。所以规程规定小电流接地系统可带单相接地故障继续运行1-2小时。但单相接地故障会引起非故障相对地电压升高,长时间的接地运行容易造成两相短路。若发生间歇性弧光接地还会引起全系统过电压,进而破坏系统的安全运行。因此必须尽快查找出故障线路及接地故障点,从而尽快排除故障。针对小电流接地系统单相接地故障查找的问题,国内外的继电保护工作者进行了不懈地研究与探索。本文在参考诸多国内外文献的基础上,论述了小电流接地系统单相接地故障选线定位保护的发展历史及国内外研究现状,分类探讨了现有各种选线方案的原理、特点及其各自的优缺点。介绍了小电流接地系统单相接地故障的特点,分别分析了中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时的特征,主要包括单相接地故障时的稳态特征和暂态特征。介绍了一种小电流接地系统单相接地故障保护的新方法—“直流注入法”,它的主要特点是在系统发生单相接地故障后,通过接地变压器向故障线路故障相注入一种特殊的直流电流信号,该直流信号沿故障线路故障相流动并经故障点入地,通过对注入的直流电流信号进行寻踪就可以找到故障线路和故障点的确切位置。本文的重点是从理论上证明了该直流注入原理的可行性；建立了相关的电路模型；详细分析了该原理各相关参数的计算公式；推导了直流注入原理耐受过渡电阻能力的计算表达式；并分析了直流注入原理对配电网的影响。同时阐述了该原理的优点：利用直流注入原理不仅提高了选线定位保护动作的准确率,还具有较高耐受过渡电阻的能力。除此之外,当注入脉动直流电流的有效值在100mA-2A之间变化时,不会对配电网的正常运行造成影响。本文简单介绍了电力系统暂态仿真软件PSCAD/EMTDC的功能、元件库和仿真程序执行的过程。利用软件PSCAD/EMTDC来搭建配电网系统发生单相接地故障时的模型,通过仿真故障线路和非故障线路中的半波直流电流信号来验证文章中所提到的基于直流注入原理的配电网故障选线方法的可行性；通过仿真故障线路故障点前和故障点后的半波直流电流信号来验证基于直流注入原理进行配电网故障定位的可行性。对实现直流注入原理的几个关键技术进行了简单的介绍：包括直流发生器的实现；探测半波直流的检测方法及自适应可调电阻的实现。主要介绍了利用无线传感技术探测半波直流电流的方法及利用普通的白炽灯实现自适应可调电阻的方法。

全文目录


摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第一章 绪论  11-23
  1.1 选题的背景和意义  11-12
  1.2 小电流接地系统单相接地故障选线定位技术综述  12-20
    1.2.1 国内外对小电流接地选线定位的研究概况  12-15
    1.2.2 单相接地故障选线方案存在的问题  15-20
  1.3 论文的主要工作  20-21
  1.4 本章小结  21-23
第二章 小电流接地系统单相接地故障分析  23-35
  2.1 小电流接地系统故障稳态分析  23-31
    2.1.1 中性点不接地系统单相接地故障稳态分析  24-28
    2.1.2 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障稳态分析  28-31
  2.2 小电流接地系统故障暂态分析  31-34
    2.2.1 暂态电容电流  31-33
    2.2.2 暂态电感电流  33
    2.2.3 暂态接地电流  33-34
  2.3 本章小结  34-35
第三章 基于直流注入原理的单相接地故障选线定位分析  35-47
  3.1 直流注入选线定位原理的提出  35-37
  3.2 直流注入选线定位原理的理论分析  37-43
    3.2.1 中性点不接地系统的直流注入选线定位理论分析  37-40
    3.2.2 中性点经消弧线圈接地系统的直流注入选线定位理论分析  40-43
  3.3 直流注入选线定位原理抗过渡电阻能力的分析  43-44
  3.4 直流注入选线定位原理对配电网的影响分析  44-46
  3.5 本章小结  46-47
第四章 直流注入选线定位原理的仿真分析与现场试验  47-63
  4.1 PSCAD/EMTDC仿真软件简介  47-49
  4.2 PSCAD/EMTDC数字仿真及结果  49-59
    4.2.1 仿真模型及设置  49-51
    4.2.2 仿真结果与分析  51-59
  4.3 现场试验及结果  59-60
  4.4 本章小结  60-63
第五章 直流注入原理的实现技术研究  63-69
  5.1 直流发生器的实现  63
  5.2 探测半波直流电流的检测方法  63-65
  5.3 自适应可调电阻的实现  65-67
  5.4 本章小结  67-69
第六章 结论  69-73
参考文献  73-77
致谢  77-79
附录  79
  一、在校期间发表的学术论文  79
  二、在校期间参加的项目  79
  三、在校期间获奖情况  79

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 高电压技术 > 过电压及其防护 > 过电压保护装置
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