基于注入原理的小电流接地故障选线技术研究

发布时间：2020-10-23 20:27

　　 配电网是电力系统的重要组成部分,它直接与用户相连,其运行安全性、可靠性和经济性关系到社会生产与人们的生活。我国中低压配电网主要采用小电流接地方式,据统计,小电流接地系统故障中80%以上的故障为单相接地故障。随着配电网络越来越复杂,线路越来越多,若不能及时发现故障,极容易使故障恶化扩大,造成更严重的短路故障,甚至严重影响电力系统的正常运行。从实际应用情况来看,至今仍没能彻底解决小电流接地故障选线问题。因此,对小电流接地故障选线技术的进一步研究,具有非常重要的意义。为解决小电流接地系统单相接地故障选线灵敏度低的问题,本文在注入原理的基础上,提出了基于交流注入法和母线分列动作的小电流接地故障选线方法,并分析了两种选线方式适应的中性点运行方式及抗过渡电阻能力;针对“S注入法”所存在的缺陷,提出利用随机共振理论检测微弱的S注入电流信号,进而完成故障选线工作。主要研究内容如下:(1)针对中性点不接地系统,应用对称分量法分析并总结出小电流接地故障的零序压及各线路零序电流的变化特征;据此特征,提出基于交流注入的选线方法,以增强故障稳态特征量。单相接地故障后在母线处每相对地接入电力电容器短时增大故障线路的零序电流,扩大故障线路与非故障线路稳态判据特征量之间的差距,改善基于故障稳态特征量的选线判据条件。以不影响系统的正常运行为条件,确定注入电容电流的大小。分析了交流注入法的抗过渡电阻能力,设计出具体的选线流程并利用PSCAD仿真软件对所提的交流注入法进行仿真验证。(2)根据电气事故处理规程规定的接地故障线路操作规定“采用母线分列,确定接地故障母线系统”,提出一种基于母线分列动作的小电流接地故障选线方法。针对中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统,分别分析了母线分列操作前后零序电压、故障线路和非故障线路中各电气量的变化规律,提出两种中性点运行方式下基于母线分列动作的小电流接地故障选线判据,该判据能够区别金属性故障与非金属性故障,可以准确选择故障线路,同时可以识别母线故障。设计了具体的选线流程图并利用PSCAD仿真和现场试验验证了该选线判据的有效性。(3)在介绍“S注入法”选线基本原理的基础上,指出了S注入信号检测困难的原因。分析了随机共振理论的经典模型及能够增强系统输出的机理,提出利用随机共振理论检测S注入信号的方法。利用归一化尺度变换对S注入信号频率进行处理,以达到随机共振理论求解时对输入微弱信号的频率要求。设计了基于随机共振理论的S注入信号检测流程。PSCAD和Matlab软件仿真验证了该信号检测方法的有效性。
【学位单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM862
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要研究内容
第二章 基于交流注入法的单相接地故障选线方法
    2.1 中性点不接地系统单相接地故障稳态特征分析
    2.2 交流注入法原理
    2.3 交流注入法的关键技术分析
        2.3.1 注入电流大小的确定
        2.3.2 助增电容对过电压的影响分析
    2.4 仿真验证
        2.4.1 仿真模型
        2.4.2 仿真分析
    2.5 本章小结
第三章 基于母线分列动作的小电流接地故障选线方法
    3.1 母线分列操作前后电气量变化特征分析
        3.1.1 中性点不接地系统母线分列操作前后电气量变化特征分析
        3.1.2 中性点经消弧线圈接地系统母线分列操作前后电气量变化特征分析
    3.2 基于母线分列动作的小电流接地故障选线判据
        3.2.1 中性点不接地系统选线判据
        3.2.2 中性点经消弧线圈接地系统选线判据
    3.3 仿真验证和现场试验
        3.3.1 仿真模型
        3.3.2 中性点不接地系统情况
        3.3.3 中性点经消弧线圈接地系统情况
    3.4 本章小结
第四章 基于随机共振理论的S注入信号检测方法
    4.1 “S注入法”
        4.1.1 “S注入法”原理
        4.1.2 注入电流信号的选择
        4.1.3 注入电流信号的检测
    4.2 基于随机共振理论的微弱信号检测
        4.2.1 随机共振的经典模型
        4.2.2 双稳态系统微弱周期信号检测模型
    4.3 S注入微弱信号检测
    4.4 仿真验证
    4.5 本章小结
第五章 结论与展望
参考文献
致谢
附录

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本文编号：2853503