谐振接地系统高阻接地故障能量分析与检测技术

摘要

在中性点谐振接地的中压配电网中，当发生单相接地故障时，系统可以带故障运行1~2个小时，提高了系统的供电可靠性。但是配电网中高阻接地故障时有发生，由于其故障信号极其微弱，往往难以被传统的保护装置检测到，使得故障一直存在，易给人身带来极大危害，给社会造成严重影响。现有的高阻接地故障检测技术现场应用的效果不理想，因此对于高阻接地故障的研究具有重要的意义。 本文对谐振接地系统高阻接地故障等值电路进行了分解；当系统处于欠阻尼状态和过阻尼状态时，分析了消弧线圈等效电感、系统对地电容和系统（电感和电容暂态初始能量之和）暂态初始能量的约束关系及分布规律；分析了暂态能量在消弧线圈等效电感、系统对地电容和故障点过渡电阻之间的流动规律；分别分析了故障馈线和健全馈线出口处、故障点上下游检测点测量的暂态能量和全电气量能量的约束关系及测量能量特征。 谐振接地系统高阻接地故障等值电路可以分解为工频分量等值电路和暂态分量等值电路。暂态分量等值电路是零输入响应电路，在不同故障初相角和过渡电阻下，消弧线圈等效电感、系统对地电容和系统暂态初始能量会有不同的变化规律。当系统处于欠阻尼状态和过阻尼状态时，在不同故障初相角下，消弧线圈等效电感和系统对地电容吸收释放能量的规律不同，过渡电阻一直吸收能量；暂态过程结束后，消弧线圈等效电感和系统对地电容暂态初始能量全部释放被过渡电阻吸收。 在分析测量暂态能量和全电气量能量幅值和极性特征的基础上，提出了两种故障检测方法：暂态能量法，暂态能量幅值最大和极性相反的馈线为故障馈线的选线方法，相邻检测点的暂态能量差值绝对值最大和极性相反的区段为故障区段的定位方法；全电气量能量法，全电气量暂态能量幅值最大和极性相反的馈线为故障馈线的选线方法，相邻检测点的全电气量能量差值绝对值最大和极性相反的区段为故障区段的定位方法。 最后，利用MATLAB仿真验证了本文所提系统暂态能量流动规律、暂态能量法故障检测和全电气量能量法故障检测的正确性。 本文研究为谐振接地系统高阻接地故障的能量特征分析提供了理论支持，提出的两种故障检测方法为现场系统高阻接地故障检测多了一种选择。

目录

声明

第1章 前言

1.1 课题背景及研究意义

1.2 高阻接地故障研究现状

1.2.1 国外高阻接地故障检测技术研究现状

1.2.2 国内高阻接地故障检测技术研究现状

1.3 能量法在故障检测中的研究现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 谐振接地系统高阻接地故障暂态能量分析

2.1 谐振接地系统高阻接地故障等值电路

2.2 暂态初始能量分析

2.2.1 过阻尼状态下暂态初始电气量分析

2.2.2 欠阻尼状态下暂态初始电气量分析

2.2.3 暂态初始能量分析

2.3 系统暂态能量流动规律分析

2.3.1 过阻尼状态下暂态能量流动规律分析

2.3.2 欠阻尼状态下暂态能量流动规律分析

2.4 小结

第3章 基于暂态能量比较的高阻接地故障检测方法

3.1 基于暂态能量比较的高阻接地故障选线方法

3.1.1 健全馈线出口处测量暂态能量分析

3.1.2 故障馈线出口处测量暂态能量分析

3.1.3 故障选线方法

3.2 基于暂态能量比较的高阻接地故障定位方法

3.2.1 故障点下游检测点测量暂态能量分析

3.2.2 故障点上游检测点测量暂态能量分析

3.2.3 故障定位方法

3.3 系统暂态能量和测量暂态能量对比分析

3.4 小结

第4章 基于全电气量能量比较的高阻接地故障检测方法

4.1 基于全电气量能量比较的高阻接地故障选线方法

4.1.1 健全馈线出口处测量全电气量能量分析

4.1.2 故障馈线出口处测量全电气量能量分析

4.1.3 故障选线方法

4.2 基于全电气量能量比较的高阻接地故障定位方法

4.2.1 故障点下游检测点测量全电气量能量分析

4.2.2 故障点上游检测点测量全电气量能量分析

4.2.3 故障定位方法

4.3 小结

第5章 仿真验证

5.1 仿真模型与参数设置

5.2 系统暂态能量流动规律仿真验证

5.2.1 过阻尼状态下暂态能量流动规律仿真验证

5.2.1 欠阻尼状态下暂态能量流动规律仿真验证

5.3 基于暂态能量比较的故障检测算法的仿真验证

5.3.1 暂态能量法故障选线方法仿真验证

5.3.2 暂态能量法故障定位方法仿真验证

5.4 基于全电气量能量比较的故障检测算法的仿真验证

5.4.1 全电气量能量法故障选线方法仿真验证

5.4.2 全电气量能量法故障定位方法仿真验证

5.5 两种能量法故障检测性能对比

5.6 小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的学术成果

致谢