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1、毕业设计说明书（论文）中文摘要中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地时，地面和中性点之间串联了消弧线圈，所以产生的短路电流很小。此时三相电压仍然保持对称，所以整个体系保护的设备不会立马停止运行。按道理来讲，体系能够继续工作一到两小时，然而，不及时处理故障，可能会变成有两相或者是三相的电路都会出现短路的现象。所以，一旦故障出现，就要及时找出故障的问题线路并排除故障，才能保证系统运行的安全运行。所以，在故障的线路进行选择时要非常慎重才可以。 这篇文章刨析了对于连接地面时产生的一些故障时具备的特征以及暂态特征，并使用MATLAB搭建接地系统仿真模型并进行仿真验证。通过分析，论文以五个谐波作为一个故障的
2、参考值，经过计算电流的浮动指数，获得了五次谐波故障选线判据。关键词 消弧线圈接地系统 单相接地故障 故障选线 五次谐波 毕业设计说明书（论文）外文摘要Title Research on single-phase-to-ground of arc suppression coil grounding system AbstractWhen single-phase-to-groung fault occurs in the grounding system via arc suppression coil, since the arc suppression coil is connected
3、in series between the ground and the neutral point, so the short circuit current generated is very small. At this point, the three-phase voltage remains symmetric, so the protection device of the system will not immediately trip. In theory, the system could run for another hour or two. However, if t
4、he fault is not handled in time, it may develop into a two-phase or three-phase short circuit fault. Therefore, when the fault occurs, we must find out the fault line and troubleshoot the fault within a short time, in order to ensure the safety of system operation. Therefore, the study of fault line
5、 selection is very important.In this paper, the steady-state characteristics and transient characteristics of single-phase-to-ground fault of the arc-suppression coil grounding system are analyzed, and the simulation model of grounding system is built and verified by MATLAB. Through analysis, this p
6、aper takes the fifth harmonic as the fault characteristic parameter, obtains the fifth harmonic fault line selection criterion by calculating the amplitude and phase of the fifth harmonic of zero sequence current of each circuit.Key words arc suppression coil grounding system single-phase-to-groung
7、fault line selection 5th harmonic current 本科毕业设计说明书（论文） 第 I页 共 I 页 目 次1 绪论11.1 课题研究背景及意义11.2 小电流接地系统故障选线方法综述21.3 本文主要工作72 中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障的分析82.1 稳态特征分析82.2 暂态特征分析103 五次谐波选线原理分析153.1 零序网络特征分析 153.2 故障特征量的选取与分析163.3 故障特征量的求取183.4 选线装置的启动194 建模和仿真204.1 仿真软件简介204.2 仿真模型概述204.3 仿真结果及分析22结 论28致 谢29参
8、考 文 献30 本科毕业设计说明书（论文） 第32页 共32 页 1 绪论1.1 课题研究背景电能和人类的生活息息相关，现代社会国家和城市没有电会因此而瘫痪。国防，交通，日常生活等等都离不开电。电能是现代社会最基本的能源。随着我国经济的迅速发展，电能方面的需求量越来越大。为了满足可靠性和安全性的要求，电力系统的规模要求不断增大，电压等级也不断提高，自动化程度越来越高，供电线路更为复杂。在此前提下，如何确保社会生产生活的正常运行，是当前急需解决的问题。电网中性点接地方式指的是变电所中变压器的各级电压中性点接地方式1。中性点接地方式的不同，对电网运行的影响很大。配电网中性点接地方式如图1.1所示。
9、图1.1 配电网中性点接地方式在我国，110kV及以上的电网使用大电流接地方式，366kV配电网大多使用小电流接地方式。其中66kV电网主要采用中性点经消弧线圈接地方式，610kV电网部分采用中性点不接地方式，部分采用中性点经消弧线圈接地方式2。如今，北上广等发达地区电网普遍采用大电流接地方式。但就全国而言，配电网中性点接地方式使用最多的是小电流接地方式3，因此解决小电流接地故障难题意义重大。实际运行表明，单相接地故障是最频繁发生的小电流接地故障。在单相接地故障发生时，地面和中性点之间因为没有直接相连或者串接了电抗器，所以产生的短路电流很小。此时三相电压仍然保持对称，所以系统的保护装置不会立刻
10、动作跳闸。理论上来说，可以带故障运行个小时，保证了供电可靠性。尽管理论上可以带故障运行个小时，但因非故障相的相电压升高为原来的倍，甚至可能发展为两相短路和三相短路故障，严重影响到电力系统正常运行。所以在短时间内发现故障线路并排除故障，才能确保电网的安全。因此，小电流接地系统的单相接地故障选线技术将对提高供电可靠性、提高供电部门和用户的经济效益和维护电网设备，具有重要的意义。然而现场情况随机性大，受多种信号干扰，且故障电的零序电流小，导致单相接地故障发生后要能实现准确和可靠的故障检测一直比较困难。1.2 小电流接地系统故障选线方法综述当前的选线方法分为如下4种类：稳态分量选线法、暂态分量选线法、
11、外施影响法和综合选线方法。 1、基于稳态分量的选线法4由于稳态分量出现的时间长，频率低，对故障检测的周期及采集故障的频率要求不高，所以基于稳态分量的选线法被广泛使用在中性点不接地系统中。但在实际选线案列表明，稳态特征量比较小，且在选线过程中容易受到信号干扰，所以选线的准确度一直不高。目前基于稳态分量的选线法如下。（1） 零序电流幅值法5在单相接地故障发生时，故障线路上的零序电流最大，所以只要比较各线路零序电流的大小就可以找出故障线路。此方法原理比较简单，但在电网系统中，可能存在某一条线路的电容电流本身就大于其他电容电流之和的情况，所以可能会造成误判。（2）零序电流相对相位法6在中性点不解地系统
12、中，故障线路上的零序电流从线路流向母线，非故障线路方向与之相反，故可通过比较各个线路零序电流的方向来选取故障线路。但是，当故障点离互感器较远且线路较短时，零序电流较小，会产生“时针效应”，因此零序电流的方向难以确定，容易造成误判。（）群体比幅比相法7此方法是结合了（1）和（2）两种方法。在单相接地故障发生时，首先选取零序电流较大的几条线路，再通过比较这几条线路零序电流的方向来进行故障选线。此方法一定程度上增加了选线的准确性，但是仍然会受到电流互感器不平衡电流、过度电阻、线路结构以及系统运行发生的影响。（4） 零序电流有功分量法8在中性点经过消弧线圈接地系统发生接地故障时，消弧线圈会产生对地电导
13、，这时故障线路的零序电流中会存在有功分量。故障线路中的有功分量占比最大，并且方向和非故障电路相反，故可作为选线判据。但是，此方法同样会受到电流互感器不平谐振、响应时间等方面，所以SVG动态无功补偿装置的发展尤为重要。衡电流、过度电阻、线路结构以及系统运行发生的影响。在中性点经大电阻接地时，产生的故障电流很小，零序电流的有功分量很小，不能保证选线的准确性。（5） 五次谐波法9中性点非有效接地系统发生单相接地故障时，故障线路零序电流中含有大量五次谐波。在五次谐波的作用下消弧线圈的阻抗是基波的5倍，线路的对地电容是基波的1/5，所以消弧线圈对五次谐波分量的补偿作用只有工频分量的1/25。因此故障线路
14、与健全线路的五次谐波分布规律类似于中性点不接地系统中的零序电流分布规律，可以参照零序电流幅值法和零序电流相位法进行选线。（6）零序电流增量法10通过增大消弧线圈的失谐度或中性点投入电阻来降低零序阻抗，从而提高故障线路的零序电流。分别继续按各个线路零序电流的增量，增量最大的线路为故障线路。此方法需和消弧线圈自动调节装置配套使用，选线灵敏度高。（7）负序电流法11在单相接地故障发生时，故障电流还可以分解出负序分量。故障线路的负序电流大于非故障线路的负序电流，并且方向相反。可通过比较方向和幅值大小来进行故障选线。此方法准确度高，但是由于负序电流提取比较困难，所以在实际情况中不容易实现。2、 基于暂态
15、分量的选线方法在中性点经消弧线圈接地系统中，因为消弧线圈有补偿作用，所以基于稳态分量的选线方法准确度很低。随着中性点经消弧线圈接地系统的普及，基于暂态分量的选线研究也非常重要。在单相接地故障发生时刻，暂态分量的幅值非常大，但维持时间短，这对研究造成了困扰。所以目前主要利用信号处理技术提取暂态分量。(1)首半波法12在单相接地故障发生时，故障电流由故障相电压的放电电容电流和健全线路的充电电容电流组成。故障相的放电电容电流由电压骤减引起，经对地电容流入大地，维持时间非常短，也被称作为暂态电容电流。健全线路的充电电容由电压骤增引起的，由变压器或者发电机中性点分配到故障相，再经过对地电容流入大地，衰减较慢，也被称作为暂态电感电流。在单相接地故障暂态电容电流处于峰值时刻，暂态电感电流几乎为零。健全线路的零序电流和零序电压相位相同，而故障线路相反。利用
