高压线相间短路故障检测装置的研究与设计

发布时间：2020-06-11 23:13

【摘要】：目前,我国高压输电线路普遍使用自动重合闸来解决输电线路的故障问题,重合闸在一定程度上能够提高供电可靠性,但重合闸在合闸动作之前无法判断线路短路故障是否消除,因此无法确定是瞬时性短路故障还是永久性短路故障,这样可能会导致重合闸重合于永久性短路故障。为了解决这一问题,设计了一款结构简单、便于携带,能够快速准确的识别出相间短路故障性质的装置,从而保证了重合闸的高效运行同时也保障了电力系统维修人员的人身安全。设计研究了一款基于高频注入法来识别高压输电线相间短路故障性质的装置,该装置由电压互感器,充电模块,超级电容器组,高频逆变模块,智能控制模块和结果输出模块组成。电压互感器完成高压线取电功能,然后利用充电模块给超级电容器充电到目标电压,当需要进行故障检测时候,利用超级电容器组对后级电路进行放电,同时启动高频逆变模块产生高频电压信号对高压线进行高频注入,最后利用STM32单片机对超级电容器组的放电时间进行计时,根据放电时间来识别输电线路是瞬时短路故障还是永久短路故障。由于在永久短路故障条件下,超级电容器组的放电电流远远大于在瞬时短路故障下的放电电流,因此也可以对后级逆变模块设置过流保护机制,最后通过判断装置是否启动了过流保护来识别瞬时短路故障和永久短路故障。用Simulink搭建系统仿真模型进行仿真,仿真结果验证了控制的可行性,最后根据设计要求,完成软件程序的编写和硬件电路的搭建,通过综合硬件调试,以STM32单片机为控制核心,利用STM32单片机对超级电容器组放电到目标电压所用的时间进行计时,同时利用STM32单片机来判断电路是否进行了过流保护,最后通过放电时间的对比以及电路是否进行了过流保护来实现对高压输电线路瞬时短路故障和永久短路故障的识别功能。测试结果表明设计方案是正确可行的,电路能够有效的进行故障性质的判断,综合性能指标满足设计要求。
【图文】：

图 2.1 瞬时短路故障等效电路图电感 L1，线路电阻 R1和配电变压器等效电感抗的计算具体步骤如下：用 10kV/0.4kV 的配电变压器，其变压器相关压器等效阻抗计算公式[32-33]，可得到计算公式NkNTSuuX100200 抗电压，uN为变压器的额定电压，SN为变压器知 uk%=4%，uN=10kV，SN=10kVA。代入相关 4100104%102 kVkVXTΩ算，由表 2 所示，选用型号为 LJ-16 的架空：X X D线单位

图 2.2 永久短路故障等效电路图电感 L2，线路电阻 R2和短路电阻 R3构成。当发生等效阻抗计算公式（3.3）表示：2L223X X R R电阻。代入数据得等效阻抗0.8080.9223.72X Ω号频率的选择核心就是选择合适频率的高频载波信号对高压输电信号来使得输电线路在不同故障性质下的阻抗区分障性质下的放电特性不一样，最终达到识别瞬时短障时候线路等效电感的计算公式(2.4)fXL 2π0Hz 代入公式（2.4）得负载等效电感
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM755

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本文编号：2708621