低压配电系统串联电弧故障实验研究与电弧性短路故障仿真分析

论文摘要

现代国民经济对电力供应的依赖性日益增大,低压配电系统的规模、容量也在不断地扩大,停电事故造成的后果和损失越来越严重,因而对电力系统的安全运行和供电可靠性提出了越来越高的要求。纵观每年全国的火灾事故统计,电气火灾事故一直是居于整个火灾事故首位,而由绝缘老化、接触不良等原因引起的电弧故障是引起电气火灾的主要原因之一。针对不能够有效地检测出低压配电系统中的串联电弧故障这个问题,论文通过由电弧发生器构成的串联电弧故障试验装置,对住宅与办公建筑低压配电系统典型负载回路中正常和存在串联电弧故障时的回路电流进行采集,提出了基于自回归模型参数的串联电弧故障的识别方法;针对目前没有有效的方法去评估低压配电系统中的单相电弧性短路故障,论文利用MATLAB/SIMULINK仿真软件建模的方法解决了该问题。具体工作如下:①.建立能够实现对住宅与办公建筑低压配电系统回路中的串联电弧故障识别的3阶Burg自回归参数模型法,利用电弧发生器模拟低压配电系统中的串联电弧故障,通过大量的实验提出适用于住宅与办公建筑中的参考矢量,实验证明该方法的有效性,不仅实现对线性负载回路中的串联电弧故障的识别,而且实现对非线性负载及其组合回路中串联电弧故障的识别,解决低压配电系统中各种各样的非线性负载对串联电弧故障识别所带来的检测困难。②.对于低压配电系统中的单相电弧性短路故障,通过对现有的电弧数学模型进行研究,利用MATLAB/SIMULINK仿真软件对适用于低压配电系统的数学模型建模,建立能够反映任意低压配系统单相电弧性短路故障回路电流有效值的仿真模型,并基于此仿真模型分析以“金属性”预期短路电流评估电弧性短路故障的不足,而应该采用故障电弧电流有效值和电弧两端电压有效值。同时,根据低压断路器的电流—时间特性,分析电弧故障时保护可能出现的动作延迟现象,提出在对低压配电系统进行设计、安装时,利用该仿真模型计算电弧性短路故障回路电流的重要性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 国内外现状
• 1.1.1 低压配电系统串联电弧故障检测的研究现状
• 1.1.2 低压配电系统单相电弧性短路故障研究现状
• 1.2 本文研究内容
• 2 串联电弧故障识别原理与实验装置
• 2.1 引言
• 2.2 信号的AR 参数建模及特征值提取
• 2.2.1 串联电弧故障回路电流信号特征
• 2.2.2 信号的AR 参数建模
• 2.2.3 AR 模型参数的求解与模型阶数的确定
• 2.2.4 特征值的提取
• 2.3 实验装置
• 2.3.1 电弧发生装置
• 2.3.2 实验面板
• 2.3.3 DF1024 便携式波形记录仪
• 2.3.4 DF1024 软件包的安装及其与PC 机的连接
• 2.3.5 软件的运行及其录波参数设置
• 2.3.6 实验负载
• 2.4 本章小结
• 3 基于自回归参数模型的低压系统串联电弧故障识别方法
• 3.1 引言
• 3.2 实验方案
• 3.3 线性负载回路中的串联电弧故障识别
• 3.3.1 线性负载功率因数对串联电弧故障识别的影响
• 3.3.2 电极间隙对串联电弧故障识别的影响
• 3.3.3 负载功率对串联电弧故障识别的影响
• 3.3.4 线性负载回路中串联电弧故障特征量的提取与故障辨识分析
• 3.4 非线性负载回路中的串联电弧故障识别
• 3.4.1 荧光灯回路中的串联电弧故障识别
• 3.4.2 非线性与线性负载组合回路串联电弧故障的识别
• 3.5 未知负载回路中的串联电弧故障识别
• 3.6 串联电弧故障特征量的提取及故障识别方法有效性的验证
• 3.7 本章小结
• 4 基于低压配电系统电弧模型的电弧性短路故障仿真分析
• 4.1 引言
• 4.2 低压配电系统单相电弧性短路故障模型的搭建
• 4.2.1 故障电弧数学模型的选择
• 4.2.2 故障电弧仿真模型的搭建
• 4.3 仿真参数设置
• 4.3.1 系统相保阻抗
• 4.3.2 变压器相保阻抗
• 4.3.3 低压配电线路相保阻抗
• 4.3.4 电弧阻抗
• 4.4 低压配电系统单相电弧性短路故障的仿真及数据分析
• 4.4.1 单相电弧性短路故障的评估
• 4.4.2 断路器对单相电弧性短路故障的保护分析
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 论文主要结论
• 5.2 后续展望工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录