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【6h】

多判据融合的配电网单相接地故障定位及动模实验验证

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致谢

摘要

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 故障选线方法的研究现状

1.3 故障定位方法的研究现状

1.3.1 行波法

1.3.2 信号注入法

1.3.3 阻抗法

1.4 本论文的主要工作

2 配电网单相接地故障特征分析及故障定段方法

2.1 单相接地故障稳态特征的理论分析

2.1.1 零序电流的故障特征分析

2.1.2 负序电流的故障特征分析

2.2 单相接地故障暂态特征的理论分析

2.2.1 暂态电容电流

2.2.2 暂态电感电流

2.2.3 暂态接地电流

2.3 单相接地故障定段方法

2.3.1 零序电流比幅法

2.3.2 零序电流比相法

2.3.3 零序电流暂态法

2.3.4 负序电流法

2.4 本章小结

3 基于阻抗法的配电网单相接地故障测距

3.1 故障测距的基本原理

3.2 用于故障测距的配电网等效方法

3.2.1 配电网等效网络

3.2.2 负荷等效算法

3.3 故障测距算法及实现

3.3.1 故障期间的简单潮流计算

3.3.2 故障测距算法

3.4 多判据融合的配电网单相接地故障定位思路

3.5 本章小结

4 配电网PSCAD模型和动模实验模型

4.1 PSCAD模型

4.1.1 电源和变压器建模

4.1.2 线路建模

4.1.3 负荷建模

4.1.4 故障建模

4.2 动模实验模型

4.2.1 模拟变比

4.2.2 线路参数

4.3 PSCAD模型和动模实验模型的计算结果对比

4.3.1 系统正常运行

4.3.2 系统故障运行

4.4 本章小结

5 基于PSCAD仿真和动模实验的故障定段结果与分析

5.1 中性点不接地系统的故障定段结果与分析

5.1.1 基于PSCAD仿真数据的故障定段结果与分析

5.1.2 基于动模实验数据的故障定段结果与分析

5.2 中性点经消弧线圈接地系统的故障定段结果与分析

5.2.1 基于PSCAD仿真数据的故障定段结果与分析

5.2.2 基于动模实验数据的故障定段结果与分析

5.3 负序电流法的故障定段结果与分析

5.3.1 基于动模实验数据的故障定段结果与分析

5.3.2 基于PSCAD仿真的单相弧光接地故障定段结果与分析

5.4 本章小结

6 基于PSCAD仿真和动模实验的故障测距结果与分析

6.1 中性点不同接地方式的配电网故障测距结果与分析

6.1.1 中性点经消弧线圈接地系统的故障测距结果与分析

6.1.2 中性点不接地系统的故障测距结果与分析

6.2 过渡电阻变化影响的专项实验

6.3 多判据融合的配电网单相接地故障定位方法的验证

6.3.1 仅利用馈线首端电压电流进行故障测距

6.3.2 在关键的线路上增加电流测量单元提高故障定位精度

6.3.3 故障定段方法和故障定位方法的配合应用

6.4 本章小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集

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摘要

我国中压配电网普遍采用小电流接地系统,单相接地故障是小电流接地系统中最常见的故障,占总故障的80%以上。由于配电网结构复杂,故障电流微弱,小电流接地系统中单相接地故障检测比较困难,长久以来没有得到很好的解决,严重影响了配电网的供电可靠性和自动化水平的提高。因此,配电网故障的快速准确定位,对于整个电力系统的安全稳定和经济运行都具有十分重要的意义。
  本论文依托通用电气(中国)研究开发中心有限公司横向课题“配电网参数估计方法和故障定位的动模实验研究”,以14节点35kV的配电网模型为研究对象,对该系统进行了故障定位分析和研究。
  首先对配电网单相接地故障的稳态过程和暂态过程进行了分析,在此基础上,充分利用零序电流分量和负序电流分量的故障特征,将零序电流比幅比相法、零序电流暂态法以及负序电流法结合起来使用,对于不同接地方式的配电网进行故障定段,即针对整个配电网进行故障区段的划分。其次,介绍了一种基于阻抗法的配电网单相接地故障测距方法,配电网发生故障后,利用配电网馈线首端的三相电压和配电网中关键检测点的电流信息,仅针对所确定的故障区段进行故障测距来确定具体的故障位置。基于以上研究,将多种定段和测距方法进行有机融合,提出了一种“先定段,后测距”的配电网单相接地故障定位思路,从而实现了配电网单相接地故障的精确定位。应用该方法不仅能够有效缩减故障区域,提高故障定位速度,还能排除故障测距结果中的多解,同时提高故障定位精度。最后,在PSCAD仿真软件中搭建了14节点配电网模型,同时也建立了对应于PSCAD模型的动模实验模型。通过大量的电磁暂态仿真以及动模实验验证了本文提出的故障定位方法的有效性,并且分析了过渡电阻、负荷不对称等因素对故障定位的影响。

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