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1、 论文 申请人：赵麒 学科（专业）：电力系统及其自动化指导教师：汪增超2011年12月网络教育学院 毕 业 设 计 (论 文) 任 务 书专业班级1003 层次高起专 姓名 赵麒 学号10017439010110 一、毕业设计（论文）题目 小电流接地系统单相接地故障选线方法的分析研究 二、毕业设计（论文）工作自2011 年12月28日起至 2012 年 3 月21日止三、毕业设计（论文）基本要求： 论文的总体结构应分为以下部分：题目、摘要、目录、前言、正文、结论、参考文献和附录等几部分组成。论文应力求有作者自己的创见和观点，中心突出，层次分明，论述清楚，结构严谨，文字流畅。论证有理有据，具有说
2、服力。整篇论文字数层次不少于8000字，按照指导老师的要求进行写作。字迹要工整清洁。 指导教师：汪增超 网络教育学院毕业设计(论文)考核评议书指导教师评语：建议成绩： 指导教师签名： 年 月 日答辩小组意见：负责人签名 年 月 日答辩小组成员 毕业设计（论文）答辩委员会意见： 负责人签名： 年 月 日论文题目：小电流接地系统单相接地故障选线方法的分析研究学科（专业）：电力系统及其自动化申请人： 指导教师： 摘 要故障定位是配电自动化的重要功能之一，由于单相接地故障是配电网中最常见的故障，研究单相接地故障定位方法对于减小停电范围、缩短停电时间及提高供电可靠性具有重要意义。我国中低压配电网一般都采
3、用中性点非直接接地方式，即中性点不接地或者经消弧线圈接地方式，单相接地故障时故障定位面临的主要困难是：工频故障电流微弱与电弧不稳定，为此本文分析了小电流接地系统发生单相接地故障时电气量中暂态分量的特性，利用现有配电网自动化系统的设备条件，着重解决单相接地故障定位中的故障区段定位和故障点定位两个问题，本文的主要研究工作如下：1针对故障区段定位问题，提出一种综合区段定位方法。该方法综合了两种具体的区段定位方法：基于特征频带的暂态零序电流方向比较法和零序电流有功分量幅值比较法，前者提取首容性频带内暂态零序电流分量用于电流流向比较，适用于中性点经消弧线圈接地系统的强故障与中性点不接地系统的所有故障；后
4、者通过比较各个检测点处零序电流有功分量大小选择故障区段，适用于中性点经消弧线圈接地系统发生弱故障的情况。综合区段定位方法适合于各种故障类型，具有很高的灵敏度和准确性。2针对故障点定位问题，提出一种参数辨识法。该方法采用集中参数的配网模型，在此模型基础上建立了单相接地故障的故障点定位时域方程，并利用暂态时域信息通过最小二乘优化算法来辨识出故障点位置。该方法更充分地利用了单相接地故障时的暂态故障信息。3最后，提出了利用现有的配电自动化系统设备解决故障定位的实现方案：首先利用综合区段定位方法进行故障区段定位，然后在故障区段内应用参数辨识法进行故障点定位。4仿真结果验证了以上方法的有效性和方案的可实现
5、性。关 键 词：中性点非直接接地系统；小电流接地系统；故障区段定位；故障点定位；参数辨识论文类型：应用研究目 录1 绪论11.1 课题背景及研究意义11.1.1 单相接地故障的危害及其研究意义11.1.2 配电自动化现状及其处理模式21.2 单相接地故障定位的研究现状分析31.2.1 监测定位法41.2.2 故障分析法51.2.3 信号注入法71.3 本文的主要研究工作82 小电流接地系统单相接地故障的特性分析92.1 引言92.2故障零序电流分量分析92.2.1 单相接地故障时稳态零序电流分量特征92.2.2 零序电流暂态分量分析112.3 区段的暂态零序电流特性分析162.3.1 配电系统
6、的结构162.3.2 区段定位中的特征频带概念172.3.3 特征频带上下限的确定192.3.4 特征频带内暂态零序电流的分布特点213 配电网中故障区段定位的综合区段定位方法233.1 基于暂态零序特征电流分量方向的方法233.1.1 暂态零序电流的分布特点233.1.2 基本原理233.1.3 故障区段判别方法243.1.4 实现算法263.1.5 算法评价与适用条件263.2 零序电流有功分量幅值比较的方法273.2.1 算法原理273.2.2 有功分量幅值算法实现273.2.3 故障区段具体判别方法273.2.4 算法评价及适用条件283.3 综合区段定位方法的实现283.4 EMTP
7、仿真研究293.4.1 EMTP仿真模型的建立293.4.2 仿真实验及分析313.5 小结354 配电网中故障点定位的参数辨识法364.1 引言364.2 参数辨识的理论基础364.2.1 参数辨识的基本概念364.2.2 最小二乘优化算法的基本原理374.3 故障点定位的参数辨识法384.3.1 算法方程384.3.2 该算法在测距中应用的分析404.3.3 算法中使用的数学方法414.4 EMTP仿真研究434.4.1 仿真系统及参数434.4.2 仿真条件43 4.4.3 EMTP仿真理论分析和验算444.4.4 仿真实验结果及分析444.5本章小结.465 利用配电自动化系统实现故障
8、定位的总体方案475.1 实现故障定位的技术基础475.2 单相接地故障点定位总体方案的流程485.2.1 启动模块和永久性故障判断模块485.2.2 故障相判别模块485.2.3 总体方案的基本流程495.3 故障定位总体方案的例证506 结论54致 谢55参考文献56 1 绪 论本章简单地介绍了配电自动化的基本内容，结合我国配电网的特点介绍配电网单相接地故障定位的研究内容和研究意义，最后在全面介绍国内外单相接地故障定位方法研究现状的基础上提出本文要做的研究工作。1.1 课题背景及研究意义1.1.1 单相接地故障的危害及其研究意义随着国民经济和电力工业的发展，我国城乡电网迫切需要实现配电自动
9、化，以提高供电质量和可靠性。配电系统中发生机率最大的故障是单相接地故障。所以实现配电自动化的一个重要的研究课题，便是如何准确地检测并尽快消除单相接地故障。我国635kV电网大多数采用中性点不直接接地方式：中性点经消弧线圈接地、经大电阻接地和不接地方式。在发生单相接地 (用表示)时，这种运行方式的接地电流往往比负荷电流小得多，而且故障点处的电弧通常能够自行熄灭，因此这样的系统常称为小电流接地系统。在小电流接地电网中发生单相接地故障时，故障点电位为大地的电位，中性点电位升为相电压，非故障相导线对地电压升高为原来的倍，三相线电压仍三相对称，不影响对用户的正常供电，而且故障电流又较小，因此单相接地保护
10、只动作于信号，允许电网继续运行12h,这在一定程度上保证了供电的连续性1。但随着城市配电网的高速发展，配网结构越来越复杂，电缆线路占供电线路总长度的比例逐年上升，使得配网的电容电流数值大幅度增加。加之小电流接地系统的配电线路不设避雷线，而且离地高度低、耐受过电压的能力低、网络拓扑结构和周围环境较为复杂，因而经常发生故障，其中单相接地占配电网故障的80%以上。虽然单相接地不会造成供电中断，带单相接地故障长时间运行就易使健康相绝缘薄弱处发生对地击穿，造成两相接地短路故障，弧光接地还会引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统连续运行。所以及时地确定故障点并排除故障便显得非常重要。传统的做法是由运行人
11、员采取顺序拉闸的方式寻找故障线路，转移负荷后将故障线路切除。显然，这种方法使得一些非故障线路的用户也会短时停电，降低了供电的可靠性，延长了系统带单相接地运行的时间，增大了扩大故障和误操作的可能性。随着配电网规模的不断扩大、用户对供电质量要求的不断提高，人们对配电网自动化水平提出了更高的要求，配电网单相接地故障定位问题更加突出，迫切需要从根本上予以解决。从配电网自动化的角度说，不仅要求正确地选出故障线路，而且要求能够自动确定故障线路区段，并进一步确定故障点，尽快消除故障。现代计算机技术和通信技术的不断发展，为实现新的故障定位方法提供了保障，因此研究配电网单相接地故障的定位方法具有很重要的实际意义
12、。1.1.2 配电自动化现状及其处理模式在长期的发展过程中，由于经济发展不平衡，我国各地配电网自动化水平也不平衡，配电网自动化水平相对比较低。在政策的支持下，近十年来我国的配电自动化有较大的发展，在一些经济发达、较发达地区建设起了不同规模的配电自动化系统。随着现在工农业的高度电气化、高度自动化以及信息产业的不断发展，配电网的规模也在不断扩大，人们对电力供应的安全可靠性提出了越来越高的要求，减小停电范围、缩短停电时间、全面建设配电自动化系统成了配电网改造和建设的重要任务。广义上，配网自动化DSA(Distribution System Automation)指利用现代先进的信息技术实现对配电网正常运行时的控制、检测和故障时的快速处理(故障检测，故障定位、隔离及供电恢复，以及配
