小电流接地系统单相接地故障

毕叶设计(文学论)小电流接地系统单相接地故障模拟与分析部门：机电信息研究所专业名称：电气工程和自动化学生姓名：学生编号：讲师的姓名和头衔：完成日期：2011年12月10日论文题目：小电流接地系统单相接地故障的仿真与分析专业：电气工程和自动化名字：赵娜(签名):教员：王庆亮(签名):摘要我国3 66kv中低压配电网大多采用非有效中性点接地方式，俗称小电流接地系统。小电流接地系统单相接地故障是一种常见的故障形式，占所有网络故障的80%以上。当故障发生时，故障相电压为零，非故障相电压升至线电压，但三相电压仍然对称，系统可以带故障运行1-2h，提高了系统运行的可靠性。但是，为了避免事故扩大和设备损坏，必须尽快查明故障相并排除故障。由于故障电流小、电弧不稳定等原因，小电流接地系统单相接地故障难以检测。接地线的选择一直没有得到很好的解决，严重阻碍了供电可靠性和自动化水平的提高。因此，研究小电流接地系统单相接地故障的特点，不仅有助于快速准确地定位配电线路单相接地故障、线路修复和可靠供电，而且对整个电力系统的安全、稳定、经济运行具有重要意义。本文首先简要介绍了电力系统的各种中性点接线方式，分析了小电流接地系统两种不同中性点接线方式的基本原理和运行特点，并对这些接线方式的运行参数进行了综合比较。在深入分析小电流接地系统单相接地故障时稳态和暂态电量的基础上，系统研究了小电流接地系统单相接地故障的分析方法，总结和讨论了小电流接地系统正常时各相电压和电流的一些基本现象和基本规律。单相接地故障发生后，系统电压和电流、相对接地电容电流和系统零序电压的变化。利用Matlab仿真软件建立了小电流接地系统单相接地故障仿真模型。分别对中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统进行了仿真。通过设置统一的线路参数和仿真参数，给出了线路主要参数的仿真结果和波形图。最后，根据仿真结果，得出了重要结论和今后需要注意的问题。关键词：小电流接地系统；单相接地故障；Matlab仿真主题：单相接地故障的仿真与分析小电流接地系统专业：电气工程和自动化姓名：赵娜(签名):教员：王庆亮(签名):摘要我国366kV配电网广泛采用中性点非有效接地系统，也称小电流接地系统，其中单相接地故障发生频率最高，几乎占系统故障总数的80%。故障发生时，接地相的电压降至零，未接地相的电压升至线电压，在故障情况下仍是对称的，系统可保持运行两小时。然而，必须快速检测故障线路，以避免更严重的故障和损坏设备。故障线路检测是一个难题，特别是在谐振接地电力系统中，由于故障电流小和电弧效应等原因。因此，对故障线路检测的研究是非常必要和有价值的。本文首先介绍了电力系统中性点接线方式，分析了两种方式的基本原理及其功能特点，并对各种方式的参数进行了综合比较。本文分析了小电流接地系统的稳态和暂态过程，特别是谐振接地系统。本文对小电流接地系统进行了建模和仿真。此外，本文还建立了一个统一的间接接地系统仿真模型，用Matlab的Simulink软件包设置了等值的线路参数和仿真参数。给出了主要参数rs的仿真结果和波形。最后，指出了间接接地系统存在的主要问题和今后的发展方向。关键词：小电流接地系统；单相接地故障；Matlab内容第一章小电流接地系统单相接地故障概述31.1本研究的背景和意义31.2接地方法的研究现状31.2.1国外中性点接地方式发展概况31.2.2国内城乡配电网中性点接地发展概况41.3论文的主要工作5第二章小电流接地系统单相接地故障过程分析62.1电力系统的各种接线方法62.1.1电力系统中接线模式的分类62.1.2小电流接地方式6的主要特点2.1.3小电流接地方式对选线的影响72.1.4配电网接地方式的发展趋势82.2小电流接地系统的两种接地方式介绍92.2.1中性点接地方式9原理概述2.2.2中性点接地方式9的运行分析2.2.3中性点接地方式11的系统特性2.2.4中性点通过消弧线圈12接地2.2.5消弧线圈13接地中性点运行分析2.2.6中性点经消弧线圈接地的系统特性152.2.7两种中性点接地方式的综合比较162.2.8中性点通过高电阻接地162.3小电流接地系统单相接地故障的稳态分析172.4小电流接地系统单相接地故障的暂态分析202.4.1瞬变时间20时的容性电流2.4.2瞬态时的感应电流212.4.3瞬态时间22的故障特征2.5本章概述23第三章小电流接地系统的MATLAB建模与分析243.1 MATLAB在电力系统24中的应用3 . 1 . 1 MATLAB 24简介3 . 1 . 2 simpower system 25简介3.1.3通用组件263.1.4系统建设3.2小电流接地系统30仿真模型的构建3.2.1中性点接地系统的模拟和计算303.2.2中性点经消弧线圈接地系统的仿真和计算353.3主要研究结论363.3.1中性点接地系统的仿真结果和分析363.3.2消弧线圈41中性点接地系统仿真结果及分析3.4本章概述45第4章结论和展望464.1主要研究结论464.2需要解决的问题和前景47参考文献48谢谢你50英镑介绍电力系统是由发电、变电、输电、配电、供电、用电等一次能源转化为电能的设备和技术组成的统一整体。电能从发电厂通过高压输电网经各变电站输送到电力用户侧，然后通过配电网供应给用户。一般来说，电压等级在110千伏以上的电网属于输电网，电压等级在6至6 66千伏之间的属于配电网。配电网是电力系统的重要组成部分，作为电力系统各个环节的终端，与用户直接相连。电力系统中性点是指星形连接的变压器或发电机的中性点。电力系统中性点是否接地，绝缘水平、通信干扰、接地保护方式、电压水平、系统接线和系统稳定性等综合问题涉及到何种接地。中压配电网通常采用中性点不直接接地。中性点接地方式主要有四种，即中性点不接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经高阻接地和中性点经小电阻接地我国6 66kv配电网大部分属于小电流接地系统。中性点通常不接地或通过消弧线圈接地。当发生接地故障时，流过接地点的电流很小，这也称为中性点非有效接地系统。接地故障是指导体与地连接或对地绝缘电阻小于规定值而引起的故障。根据电力系统运行部门的故障统计，由于外部因素(如雷击、大风、鸟等)的影响。)，配电网单相接地故障是配电网最常见的故障，发生率最高，占整个电气短路故障的80%以上。当发生单相接地故障时，称为小电流接地系统，因为它不能形成低阻抗短路，而且接地电流很小。它的优点是，在大多数情况下，当发生单相接地故障时，它能自动熄灭电弧并恢复绝缘。线路发生永久性单相金属接地故障后，三相系统的线路电压仍然对称，大小和相位不变，但系统的接地电容对地短路，对地电压变为零。为了防止两相短路甚至三相电路因另一相接地而引起，单相故障必须在一定时间内消除。长期以来，国内外电力领域的专家学者对小电流接地系统单相接地故障做了大量的研究。当发生单相接地故障时，过去使用的检测原理主要基于故障期间产生的稳态信号。然而，由于稳态信号微弱，受外界因素和运行方式的影响较大，在实际工程应用中很难提取出有效的故障信号。此外，配电网故障复杂多变，如系统中性点补偿程度、各出线长度、故障点位置、过渡电阻大小、短路点电弧发展等。这些条件的组合使得在一种故障条件下工作良好的设备可能在另一种故障条件下失效。因此，小电流接地系统的单相接地保护看似简单易行，但实践证明非常复杂，这也是一些国家不采用非有效中性点接地方式的主要原因之一。然而，小电流接地系统毕竟具有独特的优势，在中国和其他国家得到了广泛的应用。准确识别故障线路已成为当务之急。2现代电力系统是一个超高压、大容量、跨区域的巨型组合电力系统。配电网也是一个复杂的网络，包括许多变压器、输电线路、电力负载和其他具有不同电压水平的设备。在这种情况下，很难满足进行许多电力研究实验的条件，并且系统的安全运行不允许进行实验。因此，电力系统稳定性和故障分析往往离不开仿真研究。目前，对于小电流接地系统的仿真研究，采用计算机仿真程序建立数学模型，并设置仿真参数进行离线仿真，以获得零序电流和零序电压的稳态和暂态值。因此，利用标准化的数学模型、一致的仿真参数和MATLAB程序作为同一个仿真平台，对小电流接地系统单相接地故障进行分析具有现实意义。3第一章小电流接地系统单相接地故障概述1.1研究的背景和意义目前，小电流接地系统在世界各地的配电网中应用最多，可分为高阻中性点接地系统、中性点不接地系统和消弧线圈中性点接地系统。配电网是电力系统的重要组成部分，作为电力系统各个环节的终端，与用户直接相连。一方面，它直接反映了用户的供电可靠性和电能质量；另一方面，由于低电压等级和缺乏有效的优化运行方法，配电网的功率损耗普遍增加，是电力系统经济运行的一个巨大的潜在挖潜用户。我国大多数3 66kv电力系统采用中性点不接地或消弧线圈接地运行方式，即小电流接地系统。在小电流接地系统中，单相接地是一