电力电缆单相接地故障在线定位方法的研究

摘要

我国煤矿配电网大多数采用中性点非直接接地系统，即小电流接地系统，在矿井这一特定应用环境中，单相接地故障引起的弧光放电严重影响煤矿生产安全，因此，对单相接地故障必须加以定位并尽快消除。由于配电网中供电网络复杂多变，导致现有的小电流接地系统单相接地故障定位的可靠性不高。目前井下使用的电力电缆故障点测距装置，多为离线测距，需要将故障电缆断电后，解开电力电缆，通过外接设备测量故障距离。离线式故障定位存在定位时间长、影响生产等缺点，为弥补离线式定位的缺点，专家学者提出了在线式故障定位，目前电力电缆的在线式故障定位的研究处于起步阶段。
　　现在广泛使用的故障定位方法是行波法，不论是单端行波法还是双端行波法，均需要确定行波在故障电缆中的传播速度，而对于不同的电力电缆，行波波速是不同的，实际应用中，在无法事先确定波速的情况下，往往针对某一类电缆取某一经验数值，由于经验数值与实际波速未必一致，导致了偏差。鉴于此，本文采用了不受波速影响的单端行波法，利用故障点二次反射波、对端母线反射波和初始行波之间的时序关系，确定故障点位置，消除了行波波速不确定对定位结果的影响。本文应用电力系统电磁暂态仿真软件ATP对矿井下的电缆单相接地故障进行了仿真，仿真结果证明了该方法的可行性和正确性，并据此设计了实现在线式故障定位的硬件系统。

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Contents

1 绪 论

1.1 电力电缆故障的成因及分类

1.2 电力电缆故障测距方法简介

1.3 本课题研究背景

1.4 本课题研究的主要内容

1.5 本章小结

2 故障定位理论基础

2.1 行波理论基础

2.2 与故障定位相关的小波变换理论

2.3 本章小结

3 与波速无关的故障定位方法

3.1 利用故障产生的行波在线测距需解决的问题

3.2 行波波速对定位误差影响的分析

3.3 不受波速影响的故障定位方法

3.4 本章小结

4 系统软件仿真

4.1 接地故障软件仿真

4.2 数值计算软件MATLAB介绍

4.3 仿真结果分析

4.4 本章小结

5 系统硬件设计

5.1 霍尔电流传感器简介

5.2 信号变换及放大电路设计

5.3 滤波环节设计

5.4 行波采集对数据采集单元的要求

5.5 在线式故障定位对系统运行速度的要求

5.6 系统硬件整体框图

5.7 本章小结

6 单相接地故障模拟试验

6.1 试验模型的搭建

6.2 模拟实验验证分析

6.3 本章小结

7 结论

7.1 本文结论

7.2 本文展望

致谢

参考文献