论文摘要
在电力系统中,所有的合闸动作(包括自动重合闸在线路发生故障后的自动重合动作)都带有盲目性,即合闸前并不知道所要合闸的送电线路是否存在故障。如果送电线路带故障进行合闸,就会将故障带入原本正常运行的电力系统,并由此造成一系列严重的后果。为了避免这种情况的出现,最好的办法就是在断路器合闸前对送电线路进行检测,以判断送电线路是否存在故障。如果检测发现故障存在,则应禁止断路器合闸。自适应重合闸的出现使这一思路部分得以实现。在超高压输电线路中采用的自适应重合闸在发生故障跳闸后,可以自动地检测故障的性质类型(是瞬时性故障还是永久性故障),避免重合于永久性故障。但由于自适应重合闸其本身带有局限性,并不能有效地解决所有合闸前故障检测的问题,如长时间停电后,就无法在合闸前对输电线路进行故障检测。本文针对中性点有效接地系统的送电线路的绝大部分故障类型提出了有效的检测手段。针对中性点有效接地系统的送电线路可能存在的接地故障,首次提出了基于发生接地故障后的线路三相负载存在不平衡性来检测接地故障的方法——零序电流检测法:在中性点有效接地系统中,在合闸前向送电线的三相导线同时注入可调的脉冲电流,根据三相脉冲电流的差异来判断送电线是否存在接地故障。严谨的理论分析、仿真和模拟实验都验证了零序电流法有着极高的准确性,能够有效地解决在中性点有效接地系统下的接地故障检测的问题。针对中性点有效接地系统的送电线路可能存在的相间短路故障,首次提出了一种判定出线是否发生相间短路故障的方法——接地电流检测法:在出线合闸前,将脉冲发生器产生的脉冲电流注入出线中的某一相,并将出线其它两相的开始端接地;通过对这两相接地脉冲电流的检测与区分以实现对出线相间故障是否发生的判定。接地电流检测法是基于发生相间短路的两相通过短路电阻存在直接的电气联系,而没有发生相间短路的两相只能通过相间互感和相间电容产生耦合的原理提出的。理论验证、仿真和模拟实验都验证了此种方案的有效性。针对送电线路既可能存在接地故障又可能存在相间故障,本文又将零序电流检测法和接地电流检测法综合在一起形成了一种既能检测接地故障又能检测相间短路故障的综合方案。这样无论送电线路发生什么样的故障,综合方案都能在合闸前将它们检测出来。模拟实验是检验理论有效性的重要实践手段。有可控脉冲发生器、脉冲电流检测器和简化配电网模型组成的通用模拟实验平台的建立,为验证本文所提出的合闸前故障检测方案的有效性打下了坚实的基础。