基于TSC的消弧消谐选线综合系统的研制

摘要

单相接地故障是配电网最常见的故障形式，这种故障情况下，线电压仍然对称，不影响电网连续供电，但是接地点会流过全系统的电容电流，产生接地电弧。随着电网规模的扩大，对地电容电流急剧增加，电弧往往不能自行熄灭，因此需要装设消弧装置。同时，单相接地故障还会使电网非故障相电压升高，长时间运行会使系统绝缘变差，按照规程规定应在1-2小时内找出故障线路，予以切除。此外，电网在断线、合闸、新线路投入等情况下可能会引起不同形式的谐振，产生谐振过电压，威胁配电网的安全运行。为此，本文围绕配电网的消弧消谐选线问题展开了研究。 本文首先对电网单相接地故障和谐振过电压的物理机理进行了研究，在此基础上提出了一种单相接地故障识别方法，并对电容电流测量的两点法进行了改进，然后设计了一种基于晶闸管投切电容器(Thyristor-Switched Capacitor，TSC)技术的消弧消谐选线综合系统。该系统通过微机控制装置控制调容式消弧线圈二次并联电容器的投切，从而实现消弧线圈电感的快速、灵活调节。其消弧消谐选线原理如下：当电网发生单相接地故障时，快速调节消弧线圈电感至谐振补偿状态，从而减小接地点电流，消除接地电弧；当故障是永久性单相接地时，调节消弧线圈电感，根据各线路零序电流的变化选出故障线路；当电网出现谐振过电压时，调节消弧线圈电感，破坏谐振条件，抑制谐振过电压。 文中对该系统的硬件设计和软件设计进行了详细介绍，并对软件的MVC(Model-View-Controller)开发模式进行了分析。最后，在电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC中搭建了数字仿真模型进行了仿真，并在动模实验室中进行了装置实验。仿真和实验结果表明，该系统能有效消除接地电弧、抑制谐振过电压和准确识别故障线路。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1课题背景及意义

1.2配电网消弧消谐选线研究现状

1.2.1自动消弧的研究

1.2.2自动消谐的研究

1.2.3自动选线的研究

1.2.4消弧消谐选线综合系统

1.3本文主要工作

第2章配电网运行及故障特性分析

2.1正常运行情况下的电网分析

2.2单相接地故障下的电网分析

2.3谐振过电压分析

2.4本章小结

第3章基于TSC的消弧消谐选线原理

3.1两点法电容电流测量原理

3.2单相接地故障识别原理

3.3消弧原理

3.4消谐原理

3.5选线原理

3.6本章小节

第4章消弧消谐选线综合系统的设计

4.1系统主电路设计

4.1.1消弧线圈

4.1.2电容调节柜

4.1.3限压电阻

4.1.4控制器

4.2控制器的设计

4.2.1硬件设计

4.2.2软件设计

4.3基于MVC模式的后台管理软件设计

4.3.1 MVC模式介绍

4.3.2软件的设计与开发

4.4本章小节

第5章仿真和试验

5.1仿真系统介绍

5.2仿真建模

5.2.1接地变压器模型

5.2.2调容式消弧线圈模型

5.2.3控制器模型

5.3消弧消谐选线的仿真

5.4装置实验

5.4.1晶闸管投切电容器实验

5.4.2电容电流测量模拟实验

5.5本章小节

结论

致谢

参考文献