电力电缆单相接地故障在线定位方法的研究

论文摘要

我国煤矿配电网大多数采用中性点非直接接地系统,即小电流接地系统,在矿井这一特定应用环境中,单相接地故障引起的弧光放电严重影响煤矿生产安全,因此,对单相接地故障必须加以定位并尽快消除。由于配电网中供电网络复杂多变,导致现有的小电流接地系统单相接地故障定位的可靠性不高。目前井下使用的电力电缆故障点测距装置,多为离线测距,需要将故障电缆断电后,解开电力电缆,通过外接设备测量故障距离。离线式故障定位存在定位时间长、影响生产等缺点,为弥补离线式定位的缺点,专家学者提出了在线式故障定位,目前电力电缆的在线式故障定位的研究处于起步阶段。现在广泛使用的故障定位方法是行波法,不论是单端行波法还是双端行波法,均需要确定行波在故障电缆中的传播速度,而对于不同的电力电缆,行波波速是不同的,实际应用中,在无法事先确定波速的情况下,往往针对某一类电缆取某一经验数值,由于经验数值与实际波速未必一致,导致了偏差。鉴于此,本文采用了不受波速影响的单端行波法,利用故障点二次反射波、对端母线反射波和初始行波之间的时序关系,确定故障点位置,消除了行波波速不确定对定位结果的影响。本文应用电力系统电磁暂态仿真软件ATP对矿井下的电缆单相接地故障进行了仿真,仿真结果证明了该方法的可行性和正确性,并据此设计了实现在线式故障定位的硬件系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 电力电缆故障的成因及分类
• 1.2 电力电缆故障测距方法简介
• 1.3 本课题研究背景
• 1.4 本课题研究的主要内容
• 1.5 本章小结
• 2 故障定位理论基础
• 2.1 行波理论基础
• 2.2 与故障定位有关的小波变换理论
• 2.3 本章小结
• 3 与波速无关的故障定位方法
• 3.1 利用故障产生的行波在线测距需解决的问题
• 3.2 行波波速对定位误差影响的分析
• 3.3 不受波速影响的故障定位方法
• 3.4 本章小结
• 4 系统软件仿真
• 4.1 接地故障软件仿真
• 4.2 数值计算软件MATLAB介绍
• 4.3 仿真结果分析
• 4.4 本章小结
• 5 系统硬件设计
• 5.1 霍尔电流传感器简介
• 5.2 信号变换及放大电路设计
• 5.3 滤波环节设计
• 5.4 行波采集对数据采集单元的要求
• 5.5 在线式故障定位对系统运行速度的要求
• 5.6 系统硬件整体框图
• 5.7 本章小结
• 6 单相接地故障模拟试验
• 6.1 试验模型的搭建
• 6.2 模拟实验验证分析
• 6.3 本章小结
• 7 结论
• 7.1 本文结论
• 7.2 本文展望
• 致谢
• 参考文献