基于零模暂态能量的小电流接地故障选线原理

摘要

中性点非有效接地系统在中低压配电网中得到了广泛的应用,由于单相接地故障发生时,所产生的接地电流数值很小,因此又被称为小电流接地系统。发生单相接地故障时,三相线电压仍对称,不必立即跳闸,可提高供电可靠性。然而,非故障相电压会在接地故障发生后有所变化,此电压将上升到相对于原始电压的3倍。较长时间的带故障运行会对绝缘造成损坏,进而引发严重的相间短路故障。因此,要保证配电网安全可靠地运行,必须迅速、准确地选出故障线路。然而,数值较小的接地电流不易检测,目前虽已研究出多种小电流接地故障的选线原理,但是每种方法都存在着不同程度的缺陷,实用效果欠佳,因此有必要进一步研究。
　　本文对国内外现有选线方法进行了归类分析,指出了每种方法的局限性。由于基于故障稳态特征的选线方法在中性点经消弧线圈接地时失效,因此重点对故障暂态特征进行了分析。由分析结果可知,不同接地方式下发生单相接地故障时故障暂态特征量都较为明显,进而提出了基于零模暂态能量的选线原理和算法。零模暂态能量函数定义为零模电压导数和零模电流平均值的乘积在时域内的积分。理论分析结果表明:故障线路零模暂态能量函数的绝对值大于健康线路的绝对值;故障线路的零模暂态能量函数值为负值,而健康线路的零模暂态能量函数值均为正值,以此作为判别故障线路的依据。
　　新原理的仿真验证选择电磁暂态程序 ATP建立仿真模型,利用 Matlab程序计算零模暂态能量函数值,以检验算法的正确性。为了分析各种因素对选线效果的影响,针对不同故障情况进行了大量的仿真。最后结合实测故障录波数据对选线新原理做了进一步验证。验证结果均表明:该方法不受中性点接地方式的影响,在故障发生位置不同或故障初相角有变化时,也能正确选线,且选线灵敏度较高。

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第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

1.2国内外发展现状

1.3现有选线方法及局限性

1.4本文主要工作及创新之处

第二章 小电流接地系统单相接地故障暂态特征分析

2.1单相接地故障暂态特征时域分析

2.2单相接地故障的模量分析

2.3零模网络模型

2.4本章小结

第三章 基于零模暂态能量的接地故障选线新方法

3.1暂态能量法的选线原理

3.2零模暂态能量法的选线原理

3.3零模暂态能量法的选线判据

3.4本章小结

第四章 仿真及实测数据验证

4.1仿真建模及仿真条件

4.2仿真结果分析

4.3零模暂态能量法的影响因素

4.4故障录波数据验证

4.5本章小结

第五章 结论及展望

参考文献

附录

致谢