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基于附加电力电子电源的井下失电线路故障检测方法研究

侯良霄  
【摘要】:我国井下为中性点不接地供电系统,较难实现选择性漏电保护,而非选择性漏电保护,一旦出现漏电故障,就会使总馈线开关跳闸。对失电线路的故障排查往往采用较为费时的拉路法,致使矿井停电时间过长。若能在失电的多支路系统中较快实现故障检测及选线,会大大缩短停电时间。另外,对于存在未知故障的失电线路若不经故障检测直接投入系统,轻则会使断路器重新跳闸,重则会造成安全事故。因此,对井下失电线路故障检测的研究具有重要的意义。本文旨在研究基于电力电子扰动技术的井下失电线路故障检测方法,能准确快速的实现井下失电线路的故障诊断。首先,将井下常见故障进行分类为不对称故障及对称故障,针对各类故障分别提出故障检测原理,并建立相应的故障判据。通过附加交流电源向线路注入检测信号,并控制晶闸管的导通形成不同的检测回路,用以检测不同的故障。建立单支路及多支路的阻抗模型,并分别对检测信号形成的不同回路画出等效电路图,根据电路图研究故障检测原理。针对不对称故障,提出基于检测电流信号波形的故障检测方法,通过分析信号波形的幅值、方向,实现对漏电故障及相间故障的检测,并根据信号波形采用面积法建立故障判据;而对于对称故障,提出基于系统谐波电抗的检测方法,将暂态检测电压、电流信号经傅里叶变换后得出谐波电抗,通过分析谐波电抗在不同次谐波下的变化趋势检测线路中的对称故障,并根据比较基于变化趋势所拟合出的直线斜率建立对称故障判据。其次,根据实际使用环境选定了检测信号的注入方式,频率及幅值。并设计晶闸管的导通方案及故障检测流程。分析该方法在进行故障检测时的人身触电安全性,保证检测方法在运行时不会造成人身触电事故。同时鉴于使用环境较为恶劣,进行了防爆设计,首先加装隔爆外壳,其次通过非爆炸性评价方法评价检测方法的本质安全性,确保检测电路是本质安全的。井下总馈线跳闸后,会同时投入漏电闭锁装置,本文也研究了其对检测方法的影响。最后,利用Matlab软件搭建出井下线路,对故障检测方法的原理于线路中进行仿真分析,分析结果表明,论文所提出的检测原理能较为准确的实现对井下各类故障的检测,并能实现在多支路下的故障选线。


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