基于最小二乘的低压电网单相接地故障选线方法的研究与系统设计

发布时间：2020-04-05 19:32

【摘要】：随着国民经济与城市规模的的发展,我国的供配电网络主要采用深埋于地下的电缆线路,以提高供电的可靠性与城市建设的美观。电缆线路主要埋在阴暗潮湿的环境中,一旦受到挤压、碰撞就容易导致绝缘被破坏从而引发单相接地故障。特别是对供电安全性和可靠性要求极高的煤矿井下供电系统,如果发生单相接地故障须快速可靠的判断出故障线路并将其切除。现有的选线原理比较成熟,但是许多算法复杂、处理速度慢,所以寻求一种快速、可靠的选线方法对供电质量要求较高的低压供电系统来说意义重大。本文总结了国内外现有的主要选线方法,并对各种选线方法的原理进行了简要分析与评价。分析了当单相接地故障发生后,系统各支路零序电流、接地点漏电电流与一阶零序电压导数等特征量的变化规律,然后讲述了一种根据最小二乘参数极性辨识故障线路的选线算法。针对多级、多区域的变电所的低压供电网络发生单相接地故障时,提出了一种基于最小二乘参数识别算法辨识线路状态,然后根据线路状态进行逻辑判断,甄别出线路是属于故障支路还是正常支路。为了进一步验证该方法的快速性与可靠性,在实验室现有的条件下搭建了试验平台,设计并制作了信号采集、调理电路的硬件电路对各支路的零序电流与零序电压进行信号捕捉。最后提出了以TMS320F2812芯片为主控核心的漏电保护系统实现方案。
【图文】：

网络图,零序,网络图,零序电流

ｈｋ邋＝－＜＾ｉｋＡＳ＋ｉｋＢｇ邋＋ｚａｃＰ逦（２．５）逡逑当馈线３发生单相漏电故障时，该供电系统的零序网络如图２．２所示，该逡逑网络的零序电压为ｆ／ｏ，三条支路的零序电流分别为心、／0２、／ｗ。健全线路１和逡逑健全线路２的零序电流为由母线流向线路，故障线路３的零序电流为由线路流逡逑向母线，二者电流的极性相反。逡逑＾０１邋’逦邋逦逡逑Ｙ邋ｉ0＼？逡逑／0３逦ｒＸ７ｉ逡逑逦Ｔ－＾十邋ｔ逡逑’、０３ｇ逦４－逡逑＂。令邋占邋上＞逦逦逦１逡逑１“修逦！逡逑｛逦Ｔ逦Ｃ２Ｕ２逦ｉ逡逑４逦ｔ＿逦ｉ逦：逡逑图２．２单相接地故障零序网络图逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｚｅｒｏ邋ｓｅｑｕｅｎｃｅ邋ｎｅｔｗｏｒｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｓｉｎｇｌｅ邋ｐｈａｓｅ邋ｇｒｏｕｎｄｉｎｇ邋ｆａｕｌｔ逡逑从图２．２可以看出，健全馈线首端检测到的零序电流为流过本线路的容性逡逑电流与流过对地绝缘电阻的电流和，而流过故障馈线首端的零序电流实际为非逡逑故障线路流经对地电容与对地电阻的电流和。山健全线路的零序电流公式（２．５）逡逑能够推导出其故障线路符端检测的零序电流为：逡逑今邋＋邋义）邋＝邋（－ｉｘ）令＋邋（－丈NＸ／。逦（２．６）逡逑ｋ＝＼邋ｉ＝ｉ邋山邋ｒｋ邋“＿丨邋ｄｔ邋ｋ＝］邋ｒｋ逡逑２．２单相接地故障漏电电流分析逡逑为了分析低压电网漏电电流产生的危害，就需要我们对接地点电流的暂稳逡逑态电流公式进行推导，求出接地点的全电流的表达式。假设每条支路的三相对逡逑９逡逑

漏电故障,暂态,等效图

低压供电系统单相接地故障特征量分析逡逑地电容ＣｆＣ＾Ｃ＾Ｃ、三相对地绝缘电阻６＝４＝／＾＝〃，且三相电源保持对称，逡逑Ａ相电压为６＾二ｔ／ｗ，ｓｉｎ邋（放邋＋邋ａ）。将以上分析中的图２．１利用戴维南原理进行逡逑等效，如图２．３所示。逡逑吟邋ＳＫ逡逑ｒ／３Ｄ邋３Ｃ＝＝ｆ邋Ｃ／ｃ逦Ｃ／Ｊ邋ｎ邋ｉ？ｇ逡逑ｈ邋ｉ邋ｉ逦ｉｉ邋ｉｃ逡逑ｈ逡逑逦＾逦逡逑图２．３漏电故障暂态等效图逡逑Ｆｉｇ．邋２．３邋Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ邋ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｌｅａｋａｇｅ邋ｆａｕｌｔ逡逑当图２．３中的开关Ｋ突然闭合时，则表示系统出现了单相漏电故障。该电逡逑路故障的初始条件为：在单相接地故障发生前，各相的对地电容与对地电阻并逡逑联且均有三相对称电流流过，相当于一个三相对称的负载，大地为对地电阻与逡逑对地电容的星形点。因此，他们的电压与电流对外等效为零，即对于电容３Ｃ上逡逑的电压认为在短路初瞬间〖＝0时刻为零。由图２．３列写ＫＣＬ及ＫＶＬ得：逡逑ＵＲ＋ＵＣ＝邋ｉｇＲｇ邋＋ＵＣ＝邋（ｉｃ邋＋ｉ，．）Ｒ＋Ｕｃ＝（３Ｃ＾－邋＋邋３邋＾）Ｒ邋＋ＵＣ＾ＵＡ邋（２．７）逡逑ａｔ邋ｒ逡逑将公式（２．７）整理为一阶的常系数非齐次的微分方程为：逡逑＾Ｈ＾＋３Ｒ？．＋ｒ．Ｕ邋＝＿Ｌ＿邋ｕ逦（２．８）逡逑ｄｔ邋３ＲｇＣｒ邋３ＲｇＣ邋Ａ逡逑其的解由暂态电容电压与稳态电容电压组成，即ｔ／ｅ＝ｔ／ｅｉｖ邋＋邋Ｃ／ｅｚ。稳态的电逡逑容电压为：逡逑Ｕｃｗ＝Ｕａ￣Ｕｒ＝Ｕａ－Ｖ邋＝邋ｕ
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM862

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