中低压配电网单相接地故障自动定位系统与应用技术研究

论文摘要

我国中低压配电网广泛采用中性点不接地方式,又称小电流接地方式。这种运行方式具有供电可靠性高的优点。小电流接地系统发生单相接地故障时,不形成短路回路,没有量值很大的短路电流,且三相线间电压依然为对称电压,不影响负载的正常工作,可以继续运行一段时间。但是在发生单相接地后,非接地相对地的电压会升高,而且断续性电弧接地时还会产生弧光过电压,长期运行可能会损坏其绝缘,引发严重的相间故障。所以,当系统出现单相接地故障后,应该立即设法使故障消除,即尽快找出故障线路和故障点,在进行必要的负荷转移后,将接地设备从系统中切除。由于故障电流微弱、电弧不稳定等原因,单相接地故障定位问题长期以来没有得到很好地解决,至今许多变电站仍然使用人工拉路方法查找故障线路和目测法寻找故障点。本论文重点研究配电网单相接地故障自动定位问题。目前真正投入使用的单相接地故障定位方法只有S注入法。该方法利用电压互感器向故障系统注入检测信号电流,通过跟踪、监视注入信号的路径来实现故障选线和定位。S注入法具有较强的适应性,已在各种不同的配电系统中获得较为广泛的应用,取得了较好的应用效果。但是,S注入法需要运行人员手持定位探测器人工巡线定位,自动化程度低,定位时间长,可能在故障定位的过程中出现第二点故障,引起后果严重的短路故障,在恶劣天气条件下或者复杂线路环境中,人工寻线的方式无法及时应用于现场。为克服上述现有技术的不足,本文研制一种固定地点探测器,利用探测器与上位机的通讯,代替人工手持定位器巡线。在配电系统发生单相接地故障时,故障系统被注入故障诊断信号,各固定地点探测器检测注入信号,利用通信手段将各探测器检测结果传送到故障定位计算机,由定位计算机根据配电线路的拓扑结构和不同地点诊断信号的检测结果,自动计算出单相接地故障区段。此方法自动化程度高、定位时间短、定位准确度高。本文设计了诊断信号探测器的硬件电路和软件程序。为减小装置的功耗,探测器的模拟滤波部分被简化,利用软件程序强化了数字滤波的作用。为提高装置数字滤波部分的滤波能力,本文设计了多种滤波流程及抗干扰流程,并完成相应的软件编程。本文利用太阳能电池作为其电源供应的主要途径,解决了配电网户外没有电源供应的问题,并保证了装置始终工作在在线状态。本文改进了信号通信单元的通信模式,开发实现了GPRS网络通信和光纤通信双重通信通道。双重通信通道保证了探测器与主站之间信息交互的快速性和可靠性。自动定位系统目前已开发完成,实验室实验取得了良好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 小电流接地系统单相接地故障定位技术研究现状
• 1.2.1 通过故障测距实现故障定位法
• 1.2.2 利用外加诊断信号法实现接地故障定位
• 1.2.3 利用检测故障点前后故障信息的不同确定故障区段故障点探测法
• 1.3 论文所做主要工作
• 第二章 基于S注入法的配电网接地故障自动定位系统分析
• 2.1 引言
• 2.2 S注入法故障定位的基本原理
• 2.3 配电线路单相接地故障自动定位系统介绍
• 2.4 配电系统自动定位算法
• 2.5 本章小结
• 第三章 诊断信号探测器的设计
• 3.1 引言
• 3.2 诊断信号探测器系统组成
• 3.2.1 信号接收单元
• 3.2.2 模拟滤波单元
• 3.2.3 数字滤波单元
• 3.2.4 通讯系统部分
• 3.3 自动定位系统的抗干扰措施
• 3.4 装置供电电源的选择与设计
• 3.4.1 太阳能电池的选用
• 3.4.2 蓄电池的使用
• 3.4.3 蓄电池和太阳能电池的配接
• 3.5 本章小结
• 第四章 实验测量与结果分析
• 4.1 引言
• 4.2 配电线路单相接地故障自动定位系统实验结果分析
• 4.2.1 定位装置距离实验线路3.5m的情况下的实验
• 4.2.2 距离3.5m探测的数据分析
• 4.2.3 定位装置距离实验线路1.5m的情况下的实验
• 4.2.4 距离1.5m探测的数据分析
• 4.2.5 自动定位装置在距离线路3.5m和1.5m时的数据比较分析
• 4.3 配电线路单相接地故障自动定位系统的现场人工接地测试
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 学位论文评阅及答辩情况表