【中性点经消弧线圈接地配电系统故障选线研究开题报告文献综述5200字】

中性点经消弧线圈接地配电系统故障选线研究开题报告文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u158571.1研究背景与意义 1298651.2国内外研究现状 2108701.2.1国内现状 245731.2.2国外现状 3156611.3配电网中性点接地选线的方法 4253101.3.1基于稳态的选线方法 4221081.3.2基于暂态分量的选线方法 5317161.4本文研究的主要内容 516953参考文献 61.1研究背景与意义随着近年我国人们对电能质量的要求和对电的依赖的也渐渐提高了保证输配电的安全性和可靠性成为我国电网的首要任务之一。我国的配电网大多采用小电流接地，而在此系统运行的过程中，单相接地故障的监测、定位和隔离是经常遇到的问题，所以相关的工作人员就这类问题进行讨论和研究，从而提出了小电流接地故障选线技术[1-4]。小电流接地故障选线，又称为故障选线，能够选出故障的线路，并且反馈故障信号给工作人员。配电网经消弧线圈接地的运行方式中，当配电网发生单相接地故障时虽然不会影响其正常的运行，但在单相接地以后会产生的较大过电压将会可能对线路绝缘造成了比较大的影响，所以我们应该加快对系统发生故障时其故障线路判断的研究。在我国中低压配电系统中，变压器大多采用经消弧线圈接地的运行方式。在这一类系统发生短路故障类型中，发生单相短路故障发生的概率最高。单相接地故障发生后，由于中性经消弧线圈接地的原因，短路点与中性点构成了一个无效的回路，由于消弧线圈的补偿，使得这种电流很小，基本不会对生物、设备和通信产生电磁危害。就与这个原因，在电网运行的规则中，发生单相短路故障时，允许带故障运行2小时，所以提供了一个较为充裕的时间给相关工作人员时间，让他们寻找故障线路。因此我们就萌生一些想法：如果我们能在上面所说的两小时之内找到故障的线路，这将会大大提高我们配电系统运行的可靠性[5-7]。小电流接地系统发生单相接地故障时，若置之不理，则极易发展成永久性故障，而永久性故障时的电压是正常工作时相电压的倍，若持续时间长，会对现有过电压保护构成严重损害。因此，要在其发展成永久故障前快速、准确的找到故障线路对线路的安全性、可靠性有着极为重要的意义[8,9]。1.2国内外研究现状关于故障选线的问题在很早以前就提出了，但现在仍然没有能够得到很好的解决。并且由于选线方式关乎到各国的供电可靠性，因此在各国的系统内部都给予强烈的重视[10]。因此，不同国家都有一套自己的方式来解决选线的问题。配电网在电力系统中的重要程度不亚于输电网，因为它搭建了用户和电网之间的纽带，其安全、稳定、运行可靠直接关系到企业的稳定生产和用户的安全。由于中性点经消弧线圈接地的原因，发生单相接地故障时，系统内的故障电流相当小。由于故障电流弱、故障类型复杂，传统的故障选线方法的准确性和可靠性不足[11]。1.2.1国内现状与国外相比较，国内对小电流接地选线的研究起步较晚，由于许多专家学者参与其中的研究，所以发展极为迅速。由于在我国国内配电网络系统大多数采用中性点经消弧线圈接地的运行方式，又因为运行过程中常常会遇到单相接地故障的问题，因此相关人员进行了长期、大量的研究。我国配电网故障选线方法基于稳态分量的选线方法主要有：零序电流幅值比较法，零序电流相位比较法，群体比较幅值和相位法，有功分量法，五次谐波法，能量函数法，零序导纳法；基于暂态分量的选线方法主要有 ：基于首半波法，暂态能量法，小波分析法，暂态零序电流幅值比较法等[12-14]。上述的方法都是较为传统选线方法，随着科技的发展，近年来国内的许多学者提出了先利用分段网络[15]、小波包变换[16-21]、傅立叶变换[22]和s变换[22-25]等理论提取故障变量，再利用粗糙理论、模糊理论[26]、专家系统[27、28]、人工智能[29、30]等一些综合性的方法，进一步提高选线的精准度。这些方法都有其各有的优点，同时在不同的情况也存在着的不足，因此在不同地方的选线方式，也是不同的。先我国对故障选线取得了良好的成绩，由于中性点无效接地系统的自适应接地保护成功率越来越高，因此提出了一种新的中性点无效接地系统的自适应接地保护方法，自适应保护技术已在山东省电网中得到应用，取得了良好的效果[31]。河北农业大学提出了一种注入特定频率电流信号的方法，该方法可以快速解决故障选线[32]。山东大学电气工程学院利用由电网组成的电网的大量数据，通过对大数据分析选线[33]。提出了一种基于灰色关联分析的故障选线方法。故障线路与正常线路的区别是通过故障线路与正常线路零序暂态电流的关联度来区分的[34]。上海交通大学在电子消弧线圈分析的基础上，分析了对故障选线可靠性的影响[35]。1.2.2国外现状 按照各个国家国情的差异，在配电网系统，中性点接线方式也有不同，各有各的特点。关于美国，他们觉得故障选线方法在谐振接地下不能够得到很好的解决，所以他们在低电压等级的配电网系统中普遍使用中性点直接接地的方式来减少选线难度，但是这又提高了对继电保护的要求[1-6]。德国在配电网和我国类似使用中性点经消弧线圈接地方式，他们主要提取故障时的暂态分量，然后通过首半波法来故障选线，他们还专门研究了选线装置，方便选线。英国在高电压等级电网中采用经电阻接地的运行方式，在这种方式下的选线简单，同样对继电保护要求提高，因此它们在电网上费用提高了许多，他们在10KV及其以下的系统都是采用的是中性点经消弧线圈接地与我国相类似。一些欧洲国家根据电流的利用DESIR保护装置方法进行故障选线。前苏联配电网处多数采用中性点经电阻接地系统和中性点不接地的运行方式，日本与之类似，因此他们对于故障选线这方面的要求没有特别大[36]。国外的故障选线的发展程度很高，对于我们国家的话虽然发展程度不如它们，但是我们有很大的发展潜力，可以通过借鉴或者改进国外的运行方式来优化我国的不足的地方。配电网中性点接地选线的方法1.3.1基于稳态的选线方法基于稳态分量的选线方法主要是对故障时的稳态分量进行分析，选线方法主要如下有[37-40]：零序电流比幅值当配电网线路发生单相接地故障时，较为明显的特征是出现零序电流，电流且随着接地电容、负荷的变化而变化。一般来说，故障线路的零序电流要比非故障线路的零序电流大得多。某条线路的零序电流分量比其他分量大得多得多时，可判定该线路为故障线路。此方法优点是：原理简单，逻辑清晰明了。缺点：对于中性点经消弧线圈接地系统中，由于消弧线圈作用，会导致其比起直接接地时零序电流大幅度减小，使得故障线路变得无法正常判定，在经高阻故障时更加难判定故障线路。群体比幅值比相位法其中的选线原理就是，首先是在短路时选出零序电流较大的几个，然后将它们进行相位的比较，若其中有一条线路的特征与其他线路不同，则此线路为故障线路。如果所有零序电流相位相同，则表明故障线路是母线，大部分线路都先用此方法进行选线。此方法优点是：简单，操作起来比较容易。缺点是：当传输线路较短和经高阻接地故障时，其系统内的零序电流很小，使得选线出错。有功功率法由电力系统稳态分析可知，当电网发生短路故障时，故障线路的零序电流是由故障点流向母线的，非故障线路的零序电流是母线流向线路的。而电压的方向一般都是相同的，因此由计算可得故障线路功率为负，非故障线路为正，由此作为依据可以判断线路。该方法在中性点经消弧线圈系统中，同样由于消弧线圈对电容电路的补偿作用，会发生谐振，功率方向出现振荡，而且由于补偿作用电压较小，所以零序电流也较小，由于故障点零序电压和电流较小，所以可能会出现误判。五次谐波法因为消弧线圈能够较好地补偿零序电流内的基波分量，但几乎无法补偿五次谐波分量，我们可以在滤波器或者MATLAB软件中里面的FFT变换后可以得到零序电流的五次谐波分量，提取完五次谐波以后，可以很容易的看出故障线路和非故障线路的差异，由于它们的波形的幅值差异就选出故障线路。五次谐波法可用经消弧线圈接地网络故障选线，但是当经过高阻接地时时可能会影响其选线的正确性。1.3.2基于暂态分量的选线方法基于暂态分量的选线方法主要是对故障时暂态分量进行分析，选线方法主要有[37-40]：暂态能量法首先利用零序能量函数，系统在正常工作状态下，系统线路的能量总和为零。当发生单相接地故障时，出现中性点偏移或者说使得系统不对称运行，非故障线路的能量总和是大于零的，故障线路的能量总和是小于零的，可由此进行故障选线。小波分析法在系统发生单相接地故障时短时间内会产生一定量的暂态特征量，但是这些暂态量的衰减较快。因此产生了小波分析法，小波分析法对微弱的信号较为灵敏，且能够较好的提取采样故障时暂态的特征量。根据小波法，对故障和非故障时的零序暂态电流的波形进行识别，判断出故障线路。但是由于该方法受到系统谐波、采样频率以及负荷影响，因此容易产生选线的误差。暂态零序电流幅值比较法发生单相接地故障时，非故障线路的暂态零序电流与本条线路的对地电容成正比，故障相暂态零序电流等于非故障相暂态零序电流总和，可以通过此特性来选取故障线路。优点是操作简单，思路较为清晰，缺点：零序电压与零序电流的幅值和相位的会影响其正确性，在短路的电压相位不同可能会出现误判的情况。本文研究的主要内容经消弧线圈接地运行方式，由于其能够较好补偿故障线路中的容性电流，因此被广泛使用。但任何事物都有两面性，虽然中性点经消弧线圈接地能够很好的补偿容性电流，但是要检验并判断故障线路，就变得比较困难了。又因为在网络中单相接地最为常见，因此本文主要研究对象是10kV配电网，通过选用两种方法将其进行改进并验证其正确性，本文的内容安排如下：在第一章绪论部分，主要谈一谈本文研究的背景和意义，国内外故障选线的研究现状，通过结合稳态暂态，谈谈现有的中性点接地故障选线的方法。在第二章主要分析影响配电网接地方式的主要原因、各种中性点接地方式的使用范围和优势，以及各种接地方式及其故障时的特点，谈谈它们发生单相接地时的特征量的变化情况。在第三章对于中性点经消弧线圈进行改进提出消弧线圈并联电阻的方式，通过消弧线圈并联进行研究，包括分析它的暂态特征量和稳态特征量。其中重点分析稳态时的短路情况，分析短路时的等效电路，稳态短路分析中包括了瞬时性短路和永久性短路的分析，应该什么时候投入并联电阻，都将会在这一章给出。最后附上此方法故障选线的逻辑图，让读者更加了解此方法的优势。在第四章主要讲述由于现有的故障选线方式大多只适用于小电阻接地故障，在电网常常会遇到高阻接地故障，但对这种故障的选线方式却很少，因此在本章将提出遇到高阻接地时所适用的结局办法。在第五章通过ATP-EMTP建立仿真模型，对第三章和第四章提出的选线方法进行验证，进一步说明它们的准确性和可靠性。参考文献ADDINNE.Bib[1].李锦图,10kV配电网中性点经消弧线圈并联电阻接地特性研究,2019,华南理工大学.第63页.[2]. 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