基于信号注入法的电网对地电容电流测量装置的研究

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1、声明尸明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《基于信号注入法的电网对地电容电流测{妻装置的研究》，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期f白J，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：高盘Et期：巡￡：垃．：四关于学位论文使用授权的说明本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：①学校有权保管、并向有关部门送交学

2、位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；⑨学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(涉密的学位论文在解密后遵守此规定)作者签名：高逢导师签名：华北l乜力人学硕+学位论文第一章引言电力系统的中性点接地方式是一个综合性的技术问题，它与系统的供电可靠性，人身安全，设备安全，绝缘水平，过电压保护，继电保护，通信干扰及接地装置问题有密切的关系【IJ。近几年来，随着配电网的不断发展，城市电网中电缆线路所占的比例越来越高，线路的对地电容电流大大

3、增加。为了使电网单相接地故障时所产生的接地电弧自行熄灭，目前，配电网多采用中性点经消弧线圈接地方式。在单相接地故障时，消弧线圈与电网对地电容构成并联谐振回路，消弧线圈运行在谐振点附近，使电感电流与电网电容电流互相抵消，从而减小故障点电流，保证接地电弧可靠白熄，以提高电网运行的可靠性并保证供电的连续性。电网对地电容电流的精确测量是消弧线圈合理补偿的前提，而目前的自动跟踪补偿装置对电容电流的测量还存在着一些问题，尤其是随着电缆线路比例的升高，电网不对称度进一步下降。以往的测量装置对这些不对称度小的网络的测量精度大幅下降甚至无法测量，所以有必要扩大电容电流测量装置的适用范围以满足F1益增

4、长的需要。而基于信号注入法的电容电流测量原理不仅适用于传统电网而且尤其适用于电网不对称度小的电网，可以基本满足实际的需要。信号注入法的原理是从微机测控器不断向电网发送出异频信号，同时接收来自电网的反馈信号，根据相应等值电路及算法，即可通过计算得出电网的对地电容电流值。本论文的主要工作就是要对基于信号注入法的测量电容电流装罱作深入的理论研究，并研制样机。1．1本选题的背景及意义在我国，中低压配电网线路故障大多为单相接地故障。由于采用中性点不接地方式运行，单相接地故障时线电压矢量三角形不变，--kW对中性点电压不变。在电网电容电流不大，接地电弧能够自熄的条件下，电网可带故障继续供电1～

5、2小时。因此，我国早期的中低压配电网多采用不接地方式，提高供电的可靠性和连续性。随着城市建设的快速发展，城市电网越来越多地采用电缆线路，使电网的电容电流大大增加。据统计，配电网的短路故障很多是由于线路单相接地电流无法自行熄灭引起的，当单相接地电流大于规程所规定的“10kV和35kV系统电容电流分别大于30A和10A”时，将产生一种不稳定的间歇性接地电弧，引起幅值较高的弧光接地过电压。弧华北电力大学硕十!学位论文光过电压持续时间长、影响面积大，对电网中绝缘较差的设备和线路上的绝缘弱点，可能导致绝缘击穿，使故障扩大。此外，由于中性点的不稳定，电网单相接地容易引发电磁谐振而导致电压互感器

6、烧毁和高压熔丝熔断等事故，给电网的安全可靠运行带来了极大的危害。由此可见，对于中低压系统来说，主要问题是限制单相接地故障电流造成的危害。因为从过电压和绝缘配合等方面考虑，降低非故障相电压而带来的经济效益并不显著，而较大的接地故障电流却会给系统的安全运行带来许多麻烦。为了减小接地电流，使接地电弧自行熄灭，并限制这些过电压，通常采用中性点谐振接地方式。当发生单相接地故障时，消弧线圈的电感与系统对地电容构成并联谐振回路，使系统零序阻抗接近无限大，消弧线圈提供的电感电流补偿了系统电容电流，使流过接地点的电流很小或接近于零。消弧线圈的接入不仅大大减小了故障点电流，还能减小故障相恢复电压的初速

7、度和上升速度，延长恢复时间，从而保证了接地电弧的可靠熄灭，避免重燃，并减小了高幅值过电压出现的概率，给电网安全运行带来了一系列优点。因此在中低压配电网中，谐振接地方式有其独特的优势。消弧线圈是一种铁心带有气隙的可调电感线圈。就自动调整方式而论，消弧线圈可分为两种【1l：在接地故障发生前，调整消弧线圈到靠近谐振点运行的，称为“预调式”，在此条件下为使中性点的位移电压不大于l5％额定电压，需要串联(或并联)一定数值的限压电阻：另一种称为“随调式”，即在『F常运行情况下，消