基于谐波阻抗测量技术的配电网三相自适应重合闸技术研究

摘要

目前国内配电网中应用的传统自动重合闸装置在重合闸之前不自动判断故障性质，不论故障性质如何，进行盲目重合，当重合于带永久性故障的线路时，不仅会使断路器的工作条件恶劣，还给电力系统造成冲击。特别是随着国内配电网的升级改造，电缆线路大量使用，既有架空线又有电缆线的混合线路大量涌现，传统自动重合闸重合失败率升高，使得自动重合闸可以提高供电可靠性的优势无法充分发挥。因此研究一种在重合之前判断配电线路上是否还有故障的配电网自适应重合闸技术有十分重要的意义。
　　本文针对目前配电网自动重合闸技术存在的上述问题，提出了一种基于谐波阻抗测量技术的配电网三相自适应重合闸方法。对于三相跳闸后完全失电状态下的配电线路，由于其本身所含电压电流信息量少，需要采用有源法对其施加激励以获得响应进而对其进行故障判定。本文所述方法的基本思想是当中压配电线路因相间故障三相自动跳闸且故障点电弧去游离结束后，将一逆变电源通过一个晶闸管瞬时加在低压线路上，基于产生的暂态电压电流计算系统的谐波阻抗，进而判断线路中是否还存在故障。利用系统测量点处谐波阻抗虚部与实部之比值斜率做判据，据此判断线路是否还带有故障，进而通过通讯方式通知馈线出口断路器（或其它断路器）是否进行重合闸。通过灵活调节触发角，可以灵活改变暂态电压的峰值，既不会给线路带来过大的冲击，又可以发现线路上的隐性故障。
　　本文用理论分析推导出了瞬时性故障和永久性故障下系统的谐波阻抗表达式，据此得出两个理论判据，经过对比，最终选择基于谐波阻抗虚部实部比值斜率的判据。仿真实验及实验室模拟实验是检验理论有效性的重要实践手段，对不同触发角和不同故障电阻下的瞬时性故障和永久性故障进行实验分析，验证了该方法的有效性。
　　线路上的电动机会对测量结果产生影响，计及带不同类型负载的电动机停电后转速下降情况和失电残余电压两个影响因素，采用本文方法对电动机的谐波阻抗进行了理论分析和仿真实验，证明本文所述方法对含电动机负载的配电系统依然有效。
　　该方法所依据的理论原理清晰，物理概念明确，为国内配电网自适应重合闸问题的解决提供了一种可行的方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．1．1 自动重合闸的作用

1．1．2 自动重合闸的不利影响

1．1．3 配电网白适应重合闸的必要性

1．2 配电网自适应重合闸的研究现状

1．3 电力电子扰动技术在电力系统中的应用

1．4 论文的主要内容

第2章 基于谐波阻抗测量技术的配电线路有源三相自适应重合闸方案

2．1 方案内容介绍

2．1．1 系统构成及工作原理

2．1．2 激励信号的产生和响应信号的取得

2．2 基于谐波阻抗测量技术的配电网三相自适应重合闸判据的建立

2．2．1 基于电力电子扰动技术的谐波阻抗测量方法介绍

2．2．2 基于谐波阻抗虚部斜率的判据

2．2．3 基于谐波阻抗虚部实部比值斜率的判据

2．3 不同触发角影响下的脉冲电压电流峰值分析

2．4 暂态电压和电流的频率含量分析

2．5 本章小结

第3章 仿真分析

3．1 三相配电线路仿真模型的建立与参数选取

3．1．1 元件参数选取

3．1．2 三相配电线路仿真模型的建立

3．2 不同触发角下瞬时性故障与永久性故障的仿真结果

3．3 不同故障电阻下瞬时性故障与永久性故障的仿真结果

3．4 停电情况下电动机负荷的改变对判据的影响

3．4．1 电动机转速下降对结果的影响分析

3．4．2 电动机失电残余电压对结果的影响分析

3．5 本章小结

第4章 模拟实验与硬件制作

4．1 模拟实验平台

4．1．1 平台的构成

4．1．2 模拟实验元件参数

4．2 脉冲电压发生器

4．3 数据采集与分析装置

4．4 模拟实验步骤

4．5 模拟实验数据分析

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文