接地网断点的磁性源诊断方法研究

摘要

接地网是电力系统的重要组成部分。随着社会的高速发展，电力网络越来越庞大，供电负荷日益增加，高压、超高压甚至特高压的远距离输电逐渐面世，当系统遭受雷击与接地短路时的故障电流也越来越大，若接地网没有保持良好连接，接地导体上的电位也随之急剧升高危及系统稳定以及人身安全。为防止此类重大事故的发生，保障电网安全稳定的运行，接地网的完好连接变得尤为重要，因而检测地网是否存在断点的技术也成为了重点研究对象。
　　本文主要研究的是接地网导体断点诊断的问题。笔者首先深入学习了接地网故障诊断的相关理论,分析了电网络法和电磁场法在接地网断点诊断上存在的问题；然后对接地网进行了合理的简化和假设,依据法拉第的电磁感应定律，提出了一种基于磁性源的接地网断点诊断的新方法，并结合软件仿真和模拟实验验证了诊断方法的可行性。
　　论文主要包括了以下几个方面的工作：
　　①提出了一种基于磁性源的接地网断点诊断的新方法。在不接地线圈回路中（即磁性源发射线圈）通以一定频率的正弦电压，向地下激发出一次电磁场(即一次场)，在一次电磁场的作用下，地下接地网网格回路受到感应会产生时变电流，并由此电流产生一个感应电磁场(又名二次场)，根据二次场对一次场的影响情况推断相应的接地网导体是否存在断点。
　　②提出了磁性源接地网断点诊断的单线圈模型。研究了一个九宫格接地网网格，单线圈磁性源发射线圈用一个方形单匝线圈代替，使发射线圈在接地网上方平移，根据发射线圈在接地网网格上方时的电流大小推断断点位置所在。计算了发射线圈与接地网导体网格之间的互感，简化了等效电路模型，并通过仿真验证了诊断方法的可行性，最后对磁性源单线圈模型进行了优化设计。
　　③针对磁性源单线圈模型诊断灵敏度不高的缺点，提出了磁对消结构的线圈模型，根据接收线圈内的磁场强度大小来推断导体断点位置所在，并通过仿真和模拟实验两种途径验证了诊断方法的可行性，最后同样对磁对消结构线圈模型进行了优化设计。
　　④对比分析了单线圈磁性源与磁对消结构磁性源模型的优缺点。通过对比发现：单线圈磁性源结构简单比较容易设计，但诊断的灵敏度不高；磁对消磁性源的诊断灵敏度较高，但结构复杂难设计。在实际应用时，可以根据具体要求的不同而选择使用相应的磁性源结构模型。

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目录

1 绪 论

1.1接地技术的基础知识

1.2研究背景及意义

1.3国内外研究现状

1.4本文研究的主要内容

2 接地网故障诊断基础与磁性源诊断方法原理

2.1接地网导体在土壤中的腐蚀机理

2.2基于电网络法诊断的基础理论

2.3基于电磁场法诊断的基础理论

2.4磁性源诊断方法原理

2.5小结

3 单线圈磁性源接地网断点诊断方法研究

3.1单线圈磁性源断点诊断装置模型

3.2磁性源线圈与接地网网格间的互感计算

3.3等效电路模型

3.4单线圈磁性源的断点诊断原理

3.5诊断仿真

3.6单线圈模型的优化设计

3.7小结

4 磁对消磁性源接地网断点诊断方法研究

4.1磁对消模型

4.2磁对消模型的断点诊断原理

4.3诊断仿真

4.4模拟实验

4.5磁对消模型线圈的优化设计

4.6小结

5 总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献