基于“随调式”消弧补偿系统对地电容电流测量方法的研究

摘要

电网中性点经消弧线圈接地，可以减少单相接地故障发生时接地点残留电流、降低故障相电压的恢复速度，从而达到灭弧的效果和降低故障引发的各类危害，起到保护电网及各类设备的作用。一般情况下，消弧线圈处于靠近“谐振点”的工作状态，因此也被称为谐振接地系统。而谐振接地系统的电容电流计算是自动调谐消弧线圈进行自动补偿的依据。由于故障后，消弧线圈必须快速合理地补偿电容电流，以使接地电弧快速自熄，所以消弧线圈应实时跟踪电网运行方式的变化，在电网正常运行时，测量计算当前运行方式下的电容电流，以合理调节消弧线圈。显然，对电网电容电流的计算精度，将直接影响消弧线圈的调谐和补偿效果。随着科学技术的发展以及各类算法在实际工程中的应用，出现各种测量对地电容电流的方法，但是由于操作安全以及电网复杂性等种种实际情况的制约，截至目前还没有完全准确可靠的对地电容电流测量方法。本文对谐振接地系统的多种电容电流计算方法和消弧线圈补偿原理进行了深入的分析与研究，指出了它们在理论上存在的误差以及使用的局限性。在注入信号法测量电容电流的基础上，对其进行了具体的分析，提出串联注入和并联注入的注入方式以及各自的仿真比较及误差分析等，并且通过研究三相对地电容不平衡对电容电流计算和补偿所产生的影响，提出了计及不平衡电压的电容电流计算方法，进一步提高了电容电流的计算精度，改善消弧线圈的补偿。对于在电网中进行信号传输的复杂性，本文对采样信号还原中存在的问题进行了深入的分析，提出了相应的解决方案并进行了比较与验证。除此之外，本文还分析了高压侧故障和负荷的不对称波动，对判断谐振接地系统电容电流变化的影响，并提出了准确判断电容电流改变的方法。本文最后介绍了研发的变频恒流注入信号源的设计，主要用于“偏磁式”消弧线圈自动跟踪补偿装置中，对电容电流进行补偿，对并联注入法测量对地电容值进行试验验证，针对实际运行中存在的问题分析了原因，提出参考意见。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 课题背景以及研究意义

1.2 本课题的研究工作

第二章 谐振接地系统的调谐与电容电流测量

2.1 谐振接地系统的补偿原理

2.2 谐振接地系统正常运行状态分析

2.3 谐振接地系统单相接地故障分析

2.3.1 接地点故障电流的变化特性

2.3.2 故障相恢复电压的过程及特性

2.4 谐振接地系统电容电流的测量

2.4.1 电网电容电流计算的背景及改进意义

2.4.2 电网电容电流的变化规律

2.4.3 系统对地电容测量方法比较

2.4.4 系统电容电流的计算

2.5 对地电容不平衡对消弧线圈补偿的影响

2.6 小结

第三章 注入信号法测量系统电容电流

3.1 串联注入法测量系统对地电容

3.1.1 串联注入的理论分析及仿真验证

3.1.2 串联注入法的误差分析

3.2 并联注入法测量系统对地电容

3.2.1 并联注入的理论分析及仿真验证

3.2.2 并联注入法的误差分析

3.3 算法的实现及注入电流对电网的影响

3.4 注入电流信号频率的选取

3.5 串联注入与并联注入比较分析

第四章 提高电容电流计算和补偿精度的方法

4.1 采样信号还原中存在的问题及其解决方法

4.1.1 基于自适应算法的滤波器

4.1.2 快速傅立叶变换还原注入信号

4.2 提高补偿精度的方法

4.3 准确判断谐振接地系统电容电流变化的方法

4.3.1 影响中性点位移电压的因素

4.3.2 准确判断系统电容电流变化的方法

第五章 并联注入法在“偏磁式”消弧补偿系统中的应用

5.1 “偏磁式”消弧线圈自动跟踪补偿系统简介

5.2 变频恒流信号源的设计

5.2.1 变频恒流信号源的结构与功能

5.2.2 变频恒流信号源硬件简介

5.2.3 变频恒流信号源软件简介

5.3 并联注入实验数据及分析

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表情况