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利用暂态行波的小电流接地故障综合选线技术研究

张敬波  
【摘要】:我国配电网大多采用中性点非有效接地方式,即小电流接地方式。此种配电网发生单相接地故障时系统中无有效的故障电流环路,导致故障情况下故障电流微弱。按照电力规程单相接地故障允许继续运行0.5-2小时,因此系统供电可靠性较高。而此时非故障相电压升高为原来的3(1/2)倍,容易造成两相接地短路。因此应尽快采取措施确定故障线路,避免故障扩大化。采用人工拉路的传统选线方法会造成正常线路的供电中断,而传统的基于稳态分量的选线原理可靠性又不高,常常造成误选、漏选问题,选线正确率较低。因此,有必要对小电流接地系统单相接地故障选线问题进行深入研究。 对小电流接地系统单相接地故障分析可知,故障时产生的暂态分量中含有丰富的故障信息。利用暂态分量的选线原理与基于稳态分量的选线原理相比,具有不受系统运行方式,中性点接地方式影响的优点,优势明显。 本文利用单相接地故障时故障点产生的暂态行波信号进行选线。选线原理综合利用了暂态零模电流信号的能量与电流行波的极性。故障发生时,故障线路中的暂态零模电流信号的能量要远大于非故障线路。利用暂态零模电流信号能量的差异构成选线判据。根据故障线路中各相电流行波极性的不同,对故障线路进行判别。基于以上原理,本文主要做了以下工作: 1.分析了小电流接地故障的模网结构。对暂态行波的产生与传播特性进行了分析研究。接地电阻阻值、系统运行方式的变化对暂态行波分量影响较小。选线原理仍适用。 2.利用叠加原理把故障网络分解为正常运行网络与故障分量网络的叠加。对故障分量网络进行了研究。分析了母线对电流行波的折射、反射作用,得出母线不会影响电流行波的极性。 3.建立了暂态零模等值电路的数学模型。推导出暂态零模电压、电流数学表达式。得出欠阻尼、过阻尼与金属接地情况下零模电流的振荡方式。 4.基于暂态零模电流信号能量的大小关系,以及故障线路与非故障线路电流行波极性的差异。提出了综合利用暂态零模电流信号的能量,电流行波极性进行选线的原理。 5.在PSCAD中建立了配电网故障模型、选线装置单元,验证了选线方案的可行性。


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