中性点非有效接地系统单相接地的选线与定位方法研究

论文摘要

中性点非有效接地是我国60kV及以下配电系统典型的中性点接地方式。系统在这种接地方式下时,如果发生单相接地故障,则因线电压仍然对称,且故障相接地电流很小,故而可以不要立即切除故障,以提高供电可靠性。但是为了保证系统安全运行,应当尽快识别故障线路并确定故障位置,这就是其单相接地故障的选线及定位问题。中性点非有效接地系统也称小电流接地系统,由于其单相接地时,故障特征相对微弱,因而其准确选线和故障定位一直是电力系统保护与控制领域的难题。本文在深入研究中性点非有效接地系统单相接地故障特征、系统地比较已有选线和定位方法优缺点的基础上,提出了外施直流阶跃激励以实现故障选线和定位的新方法。当接地故障发生后,向系统注入直流电流信号并获取其阶跃响应,通过对此阶跃响应进行频谱分析可以发现,故障线路和非故障线路的频谱特性表现出较大的差异:在谐振频率附近某频率点处,故障线路幅频特性峰值比非故障线路大,且相位相反。基于此特征,提出了一种新的综合比幅比相选线判据。同时,故障线路阶跃响应幅频特性峰值及其所对应的频率包含了线路参数和过渡电阻的信息,该频率是线路谐振频率点附近的一个频率,与响应的衰减时间常数有关,故障距离与幅频特性峰值及其对应频率之间存在必然的映射关系,从而可构造故障定位的判据。基于此判据,文中提出了基于BP网络的故障点定位方案。为了充分研究具有复杂特性的综合负荷对上述选线和定位结果准确度的影响,本文提出了一种基于Elman神经网络结构的并行差分方程综合负荷模型,以实现仿真研究中的综合负荷模拟。利用ATP仿真工具,对本文提出的选线和定位方法进行了大量的仿真检验。结果表明,本文的方法受消弧线圈补偿度、过渡电阻、负荷不对称性以及负荷特性等因素的影响很小,是一种具有良好实用性和适应性的选线和定位方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 单相接地故障选线方法的研究现状
• 1.2.1 基于线路故障特征量的选线方法
• 1.2.2 基于外施信号的选线方法
• 1.2.3 新的数学方法在故障选线中的应用
• 1.3 单相接地故障定位原理的研究现状
• 1.3.1 基于线路故障特征的定位方法
• 1.3.2 基于配网自动化系统信息的定位方法
• 1.3.3 基于外加信号的定位方法
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 中性点非有效接地系统单相接地故障特征分析
• 2.1 引言
• 2.2 中性点非有效接地系统中性点运行方式
• 2.2.1 中性点不接地系统
• 2.2.2 中性点经消弧线圈接地系统
• 2.2.3 中性点经小电阻接地系统
• 2.2.4 三种接地方式的比较
• 2.3 本章小结
• 第3章 注入信号作用下的单相接地故障特征仿真研究
• 3.1 引言
• 3.2 不同注入信号下的故障仿真与比较
• 3.2.1 仿真软件简介
• 3.2.2 仿真模型的建立
• 3.2.3 结果比较与分析
• 3.3 阶跃响应的特征研究
• 3.3.1 阶跃响应的基本原理
• 3.3.2 仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于阶跃响应的故障选线研究
• 4.1 引言
• 4.2 选线判据的定义
• 4.3 阶跃响应法应用于选线的讨论
• 4.3.1 系统模型
• 4.3.2 仿真结果
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于阶跃响应的故障定位研究
• 5.1 引言
• 5.2 测距特征量的提取
• 5.3 影响测距精度的因素分析
• 5.3.1 过渡电阻对测距精度的影响
• 5.3.2 负荷特性及其不对称性对测距精度的影响
• 5.3.3 消弧线圈补偿度的影响
• 5.3.4 对带分支线路的讨论
• 5.4 基于BP 神经网络的故障定位
• 5.4.1 BP 神经网络简介
• 5.4.2 BP 网络的MATLAB 设计
• 5.4.3 仿真和结果分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A （攻读学位期间发表的论文目录）