配电网故障分析

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1、配电网是我国电力系统重要组成部分，它的安全稳定运行对整个电力系统的安全稳定起着重要的作用。在我国，电力系统屮性点的接地方式对于电网的运行至关重要。目前主要的接地方式有中性点不接地、中性点直接接地、中性点经电阻接地、中性点经消弧线圈接地。我国中、低压配电网中性点大多数采用小电流接地方式，即屮性点不接地、经高电阻接地或者经消弧线圈接地。由于城帀电力系统的不断发展，电力电缆被广泛的使用，所分布电容也随着增大，从而导致了接地的电容电流大大的超过了运行规程规定，因此为了能瞬时自行熄灭接地电弧,采用了屮性点经消弧线圈接地的运行方式，就是我们所常

2、说的谐振接地。当在中性点不接地系统中，发生单相接地故障后，由于故障电流的比较小，系统还能正常运行一段时间，不会对用户供电造成影响。尽管如此，但假如长时间运行，要是则会引起其它更严重的系统故障，破坏整个系统安全运行。所以，要及时找到故障的线路并口切除故障。单相接地故障时，由于故障电流小，尤其在中性点的经消弧线圈接地运行方式中，因为电感电流的补偿作用，使故障电流就更小了，这会给准确的故障选线带来了困难。目前在我国内已经提出了好多选线方法，不过每种方法都有其适用范围。本课题先简单讲解了各种选线方法所存在的问题和基本原理，接着介绍配电网的中

3、性点的各种主要的接地方式和短路故障类型，主要分析了中性点的不接地系统及中性点的经消弧线圈接地系统在单相接地故障发牛时的电气特征量，作为本课题的选线判据理论基础。广域测量技术是近年来电力系统前沿技术屮最活跃的领域之一。该技术是基于同步相量测量技术，在现代高速的通信网络的支持下，对地域广阔的电力系统运行状态进行监测和分析,为电力系统实时控制和运行服务的系统。广域测量系统对电力系统控制、保护、规划、分析等领域也有着深远的影响。从保护角度出发，还与放射性配电网的自身结构特征结合，来提出了一种基于广域信息的配电网接地故障选线。这种方法是从电力

4、系统的最基本网络方程来出发，利用放射性配电网特征结构信息的矩阵和广域信息完成了对故障线路的判断。跟以往的方法比较，这方法不是利用故障的电流，而是利用通过广域信息来完成故障判断。这方法不仅能够判断线路是否发牛对称故障，还能判断线路是否发生也不对称故障,比如：单相短路的接地故障。这方法有明确的物理概念还能判断出本线路末端的故障以及下一条线路出口处的故障。文中利用了33节点的系统来验证了方法的有效性。在配电网屮，单相接地故障率最高，尽快选岀故障线路，对系统的止常运行具有重要意义。所以本文对单相接地故障专门提出了一种判断单相接地故障的方法,

5、是对于暂态零模量的电流单相接地的故障判断。由于对暂态零模量的电流进行不一样的处理，而提出两种不同的故障判据：一种是对于暂态零模量的电容故障判据；另一种故障判据是对于暂态零模量电流羌分比。第一种判据十根据暂态零模量的电流做进一步计算，算出暂态零模量的电容，然后再根据暂态零模量电容比，來实现故障判断；第二种判据是在判据中引入差动保护的思想，根据暂态零模量电流的茅分比，來实现故障判断。文中通过MATLAB/Sinmlink进行建模仿真，在各种不同的故障卜•对两种判据条件进行了仿真验证，仿真结杲表明该方法理论上具有可行性。关键词：配电网；暂

6、态零模量电流；接地故障；故障选线目录引言11绪论21.1选题背景以及意义21.2国内外研究概况21.3各种故障选线方法简介31.3.1不利用故障信号的特征分量进行选线31.3.2利用故障信号的特征分量进行选线41.4本论文的主要研究工作62配电网接地故障理论分析72.1中性点接地方式及短路故障的分类72.1.1中性点接地方式介绍72.1.2配电网短路故障的分类介绍82.2单相接地故障稳态电气分量分析92.2.1中性点不接地系统单相接地故障稳态分析102.2.2屮性点经消弧线圈接地系统单相接地故障稳态分析112.3单相接地故障暂态电气

7、分量分析132.3.1补偿电流的暂态过程142.3.2接地电流的暂态过程142.4木章小结153基于广域信息的配电网接地故障判断153.1广域测量系统以及广域保护简介163.1.1广域测量系统的介绍163.1.2广域保护简介163.2基于广域信息的选线方案173.2.1方案的提出173.2.2算法的基本原理以及推导过程183.2.3故障线路的选线判据193.3算例验证以及分析203.3.1算例系统简介202.3.2测试结果以及分析203.4本章小结234基于暂态零模量电流的配电网接地故障判断243.1相模变换的简介254.2基于零序

8、暂态模量的故障判据262.2.1零序暂态模量选线基本原理282.2.2零序暂态模量选线算法仿真292.3基丁•暂态零模量电流差分比的故障判据方案362.3.1差动保护简介364.3.2基于暂态零模量电流差分比的差动保护算法374.4本