电子式消弧线圈对小电流接地故障暂态选线的影响

论文摘要

近年来,随着配电网规模不断扩大,中性点经消弧线圈接地的运行方式得到了广泛应用。相比传统消弧线圈,可控硅控制调节的消弧线圈(电子式消弧线圈)具有补偿速度快、可实现连续无级调节、运行维护方便等优点,在一定范围内得到了推广应用。然而,由于电子式消弧线圈是通过控制可控硅每周期通断的时间比例来调节补偿电流大小的,其不良影响是将产生部分暂态分量和谐波分量,这就加大了故障暂态过程的复杂性,给基于暂态信号选线方法的选线可靠性带来了不确定因素。鉴于此,研究电子式消弧线圈暂态特征及其对暂态选线的影响,有利于进一步提高对接地故障暂态特征的认识,对提高选线可靠性、改善供电质量具有积极意义。本文从介绍电子式消弧线圈的工作原理入手,分析了可控硅控制绕组周期性通断产生的电流波形特点。研究发现,控制绕组电流中含有大量谐波分量,以3、5、7、9次等谐波分量为主,其中3次谐波含量最大。然后针对这些特殊暂态信号,设计了滤波电路给予滤除。根据电子式消弧线圈的特点,分析了可控硅导通和关断时的暂态过程,计算了不同过渡电阻时的暂态电流大小。通过计算发现,故障点过渡电阻较小时,其暂态电流较大,且暂态含量与电子式消弧线圈的合谐度近似成正比关系；故障点过渡电阻越大,电子式消弧线圈暂态过程越短、暂态特征越不明显。通过对电子式消弧线圈补偿电网零序等效电路的计算,分析了电子式消弧线圈暂态信号和谐波信号在系统各出线中的分布特点,得出了电子式消弧线圈补偿到故障线路的暂态电流与该故障线路分布电容大小成正比、与故障点过渡电阻大小成反比的关系；得出了电子式消弧线圈暂态相对故障暂态甚小、对基于暂态选线影响很小的结论。利用PSCAD软件建立了配电网中性点经电子式消弧线圈接地系统单相接地故障仿真模型,对电子式消弧线圈的暂态过程、暂态信号在系统中的分布等进行了详细的仿真,并结合几种暂态选线原理进行了选线可靠性分析,验证了所得结论。本文通过分析电子式消弧线圈暂态特征及其对暂态选线的影响,为基于暂态信号的故障选线方法提供了进一步的支持,同时,在中性点接地方式选择上,对电子式消弧线圈的推广应用也起到了积极作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 电子式消弧线圈对基于暂态信号选线影响的研究现状
• 1.2.1 基于暂态信号的选线技术
• 1.2.2 电子式消弧线圈暂态研究现状
• 1.2.3 电子式消弧线圈对基于暂态信号选线影响的研究现状
• 1.3 本文所做的主要工作
• 第二章 电子式消弧线圈的工作原理及特性分析
• 2.1 电子式消弧线圈的工作原理及结构
• 2.1.1 电子式消弧线圈的结构
• 2.1.2 电子式消弧线圈的工作原理
• 2.2 电子式消弧线圈控制绕组电流的谐波分析及抑制
• 2.2.1 可控硅控制绕组电流的谐波分析
• 2.2.2 电子式消弧线圈谐波的抑制
• 2.3 电子式消弧线圈输出特性分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 电子式消弧线圈暂态分析
• 3.1 中性点经电子式消弧线圈接地单相接地故障暂态等效模型
• 3.1.1 小电流接地故障等效网络模型
• 3.1.2 中性点经电子式消弧线圈单相接地故障暂态计算等效电路
• 3.2 电子式消弧线圈暂态分析
• 3.2.1 可控硅从关断到导通的暂态分析
• 3.2.2 可控硅从导通到关断的暂态分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 电子式消弧线圈对暂态选线的影响分析
• 4.1 小电流接地故障暂态信号分布特点
• 4.2 电子式消弧线圈暂态及谐波信号在系统中的分布
• 4.2.1 电子式消弧线圈补偿电网模型
• 4.2.2 暂态及谐波电流在系统中的分布
• 4.3 电子式消弧线圈对暂态选线的影响分析
• 4.3.1 电子式消弧线圈暂态对故障暂态的影响
• 4.3.2 电子式消弧线圈对暂态选线的影响分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 仿真和现场数据验证
• 5.1 仿真验证
• 5.1.1 仿真模型及参数
• 5.1.2 滤波器设计方案有效性验证
• 5.1.3 电子式消弧线圈暂态特征仿真分析
• 5.1.4 电子式消弧线圈暂态信号分布仿真验证
• 5.1.5 电子式消弧线圈对暂态选线影响的仿真分析
• 5.2 现场数据验证
• 5.2.1 故障选线系统总体结构
• 5.2.2 数据来源
• 5.2.3 故障数据分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文