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1、毕业设计说明书(论文)高阻接地保护的探究 / Undergraduate Design(Thesis)Exploration of high resistance grounding protectionBYSHEN Dong MeiSupervised byLecturerGU YanSchool of Electric Power EngineeringNanjing Institute of TechnologyJune 2011目 录摘要IIIAbstractIV1 绪论- 1 -1.1 引言- 1 -1.2 高阻故障的特点- 2 -1.3 高阻接地保护的综述- 3 -1.4 高阻接地
2、保护的设计思想- 7 -1.5 本文研究的主要容和章节安排- 8 -2 输电线路高阻接地故障的网络分析- 10 -2.1 电力系统中性点运行方式介绍- 10 -2.2 线路单相接地故障分析- 11 -2.3 本章小结- 13 -3 基于小波理论的高阻故障的检测- 14 -3.1 小波分析概述- 14 -3.2 连续小波变换与离散小波变换- 19 -3.3 小波分析在高阻故障检测分析中的应用- 23 -3.4小波的识别- 23 -3.5 实验与仿真验证- 28 -3.6 本章小结- 36 -4 基于小波神经网络的输电线路高阻接地故障研究- 38 -4.1 小波神经网络- 38 -4.2 高阻接地
3、故障检测的小波神经网络模型构建- 39 -4.3 高压输电线路小波神经网络的检测研究- 40 -4.4 本章小结- 44 -5 改善高阻接地保护性能的新方法- 45 -5.1 系统零序网络分析- 45 -5.2纵联零序方向保护的改进方案- 47 -6 结论与展望- 49 -致- 51 -参考文献- 52 -附录 1：外文资料翻译- 55 -A1.1 一种高阻接地故障距离保护的精确算法- 55 -A1.2 An Accurate Algorithm for High Resistance Earth-Fault Distance Protection- 66 -摘 要线路发生高阻接地故障，不仅会
4、降低电网供电的可靠性，而且还会严重影响电网的安全稳定运行，造成重大损失。线路发生高阻接地时，由于过渡电阻很大，故障电流水平通常低于直接短路故障电流水平，引起的故障电流突变量很小，甚至为零，其接地相电压降小、三相线间电压依然几乎对称，增加了高阻接地检测的难度。因此，为了深入研究高阻接地保护，寻找快速、可靠的保护方案，本文列出了高阻接地故障的基本知识，包括高阻故障的类型与影响、高阻接地故障的主要特征、影响高阻故障发生数量的主要因素、高阻保护的技术指标以与常规保护对高阻接地故障的反应能力等，并以现代技术的发展历程为依据，提出了高阻接地保护的新要求，结合小波变换和小波神经网络对输电线路发生高阻接地故障
5、时，故障信号优化检测方式做初步探讨，总结了国外和国研究人员关于高阻接地保护的研究状况，并对高阻保护的发展提出了展望。关键词 高阻接地故障，低故障电流，优化检测，探讨，展望AbstractHigh resistance grounding fault line happened,not only will reduce the reliability of power supply,but also seriously affect the security and stability of the grid,resulting in significant losses.High resist
6、ance grounding line occurs, due to a large transition resistance, fault current levels are usually lower than the direct short-circuit fault current levels, caused by mutations in the amount of fault current is very small, it is even zero, the ground-phase voltage drop is small, three-phase line vol
7、tage remains nearly symmetrical, increasing the difficulty of detecting high resistance ground.Therefore, to further studying high impedance ground fault protection, looking for fast, reliable protection program,This article lists the basic knowledge of high impedance ground fault, including the hig
8、h impedance fault type and impact of the main features of high impedance ground fault, the number of high impedance fault the main factor, impedance protection and general protection of the technical indicators of high ability to respond to ground fault resistance, etc.And in the course of developme
9、nt of modern technology, based on proposed new requirements for high resistance ground fault protection,Wavelet transform for transmission and the wavelet neural network line impedance ground fault, the fault detection signal optimal way to do a preliminary study, summed up the research staff of for
10、eign and domestic research on the status of high resistance ground fault protection, and proposed the development of high impedance protection discussed.Key wordsHigh resistance grounding faults ,Low fault current ,Optimization detection ,Explore ,Looking1 绪论1.1 引言继电保护是电力系统的重要组成部分，对系统安全运行起着非常重要的作用。任
11、何带电设备在任何时候都必须处于被保护状态。输电线路由于电压等级高、距离长、输送容量大，因此对继电保护的要求很高，表现为高度的可靠性包括安全性和信赖性，能够快速的切除故障，选择性和足够的灵敏性。随着电力系统规模的不断扩大，输电容量和电压等级不断提高，对高压输电线路故障检测的要求越来越高。电力线路一旦发生故障不但会降低电网供电的可靠性，还会严重影响电网的安全稳定运行，造成重大损失。根据过渡电阻大小的不同，线路故障分为高阻故障和低阻故障。低阻故障会导致故障点的电压下降，电流激增，阻抗下降，传统过电流保护已被验证能够成功检测和防御这“低阻故障”。但高阻故障引起的电压、电流突变量很小，其接地相电压降小、
12、三相线间电压依然几乎对称，增加了高阻接地检测的难度，常规保护可能无法可靠动作。我国国土面积广阔，地形地貌复杂，山区地貌由于绝缘子闪络、雷击、山火火焰对线路放电，以与线路与树枝或其他表面等发生有害电气接触都可能引发高阻接地故障，而这种不易觉察的故障的存在可能会导致电力系统出现更严重的故障1。因此，研究高阻接地故障的特征、影响因素，寻找快速、可靠的保护方案具有重要的现实意义。1.2 高阻故障的特点1.2.1 高阻故障的类型与影响输电线路导线在高阻抗表面（如沥青，碎石路，沙砾，树木）短路，或者由于绝缘子闪络、雷击等原因发生的输电线路放电以与通过对周围树枝、毛竹、与地短接造成的故障称为高阻接地故障。高
13、阻故障可分为接地和不接地两种类型。不接地故障即相间故障, 如树枝搭在两相之间时可能发生。电力线路的相间过渡电阻是电弧电阻, 电弧电阻是非线性的, 其数值约为系统阻抗（电源阻抗与线路阻抗之和）的5%，对保护影响不大2。接地故障包括多相和单相。接地故障中两相短路经电阻接地的接地电阻可能较大，但相间距离继电器的动作不受接地电阻的影响；若单相接地故障的接地电阻为高阻，会使其无确动作。根据各种故障的统计分析，在短路故障中，单相接地故障的次数占所有故障类型的90%以上3-5，从录波分析中发现，在相间故障中，相当一部分是由单相接地故障发展而来。因此，电力线路高阻接地保护研究主要是单相高阻接地故障。1.2.2
14、 高阻接地故障的主要特征（1）低故障电流：发生高阻接地故障时，由于过渡电阻很大，因此引起的故障电流突变量很小，甚至为0，其接地相电压降小、三相线间电压依然几乎对称，从而增大检测难度。（2）电弧：高阻接地故障大多是电弧故障。电弧阻抗高、变化大，因此常规保护很难可靠检测。此外，高阻接地故障还伴随有电流水平不稳定、波动大，随机性大，存在谐波和高频分量等特性。1.2.3 影响高阻接地故障发生的因素目前关于高阻接地故障的数据很少，但是根据线路巡检人员的实地研究，发现发生高阻接地故障而保护不能正确动作的情况比人们想象的要严重得多。影响高阻接地故障发生数量的因素主要包括：电压水平、线路类型，以与线路使用时间
15、等6。电压等级：中低压配电网馈线和高压、超（特）高压输电线路都可能发生高阻故障。一些配电线路由于杆塔比较低，更容易接触接地物体，发生高阻接地故障概率较大。由于系统结构以与国情的差别，国外对高阻接地故障的研究主要集中于25kV与更低电压等级的配电系统7-10，而国的研究除了配电网、6kV煤矿供电系统以外，也对110kV与以上电压等级的大接地电流系统展开研究1,11-13。线路类型：架空线和电缆都会发生高阻接地故障。电缆铺设在地下，受环境因素影响小，发生高阻故障低，而且对公众的安全威胁较小；架空线路在室外受环境影响大，风灾、树枝放电、火焰、雷击等都可能引发线路高阻故障，因此对电力线路高阻接地故障的研究主要针对架空线路，以与由地下电缆和架空线路分段连接的混合线路。线路使用时间:状况欠佳、经历过严重风灾或严重过负荷的线路、与树枝等发生过放电或其它类型故障的线路容易受高阻接地故障影响。新架空线绝缘好，不容易接地，也不易受高阻接地故障影响。旧架空线由于线路老化，绝缘下降，容易引起高阻单相接地故障。实践证明，使用时间久的线路较容易发生高阻接地故障。1.3 高阻接地保护的综述1
