配电网单向接地故障的测距 毕业论文.docx
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1、配电网单向接地故障的测距摘要摘要:配电网是电力电网系统的重要环节,配电网通过安全而稳定地运行,从而为用电设备提供可靠的电能。配电网的传输线路复杂,而且处在各种各样的环境中,由于其复杂性和多变性,发生电力故障是难免的事。在所有的故障中,单相接地短路故障是最容易发生的。电网故障发生后,在最短的时间内,对故障处进行精准测距和定位,尽可能隔离并排除故障,保证电网的持续正常运行是电力行业亟待解决的问题。但是,由于配电网所处环境等实在复杂,测距定位难度随之加大。当前,对单相接地故障的快速而准确的定位仍然是一个难题。本文进行了配电网单相接地故障测距的研究和探讨。首先介绍了配电网的运行方式和运行原理,然后介绍
2、了配电网单相接地故障产生的原因和危害,对目前存在的各种测距方法的准确性、可靠性进行了切实的研究和细致的分析,归纳整理了各种方法的优缺点,最后在Matlab/Simulink环境下利用SimPowerSystem模块搭建了配电网中性点不接地系统单相接地故障的仿真模型,通过仿真了解其危害,为实现准确故障测距定位,采用合理的排障措施提供思路,从而提高配电网的工作可靠性,为用电设备提供安全可靠的运行环境。关键词:配电网,单相接地,测距,SimulinkAbstractDistribution network is one of the important components of the power
3、 system , its security, stability , reliable operation is to protect the peoples power of life. However, the distribution network circuit complexity , changing environment , a variety of failures will inevitably occur , in which single-phase ground short-circuit fault is most likely to occur in a fa
4、ult . When the grid fails, the shortest possible time , to the point of failure for accurate ranging and positioning, fault isolation within the minimum range, thus ensuring the continued normal operation of the power grid is essential workers can not shirk responsibility. However, the distribution
5、network resulted in a complex environment of increasing difficulty locating fault location , the current situation, for fast and accurate positioning single-phase ground fault is still a full and perfect yet solved .This paper studied and discussed the distribution network of single-phase ground fau
6、lt location . First introduced the principle of operation mode and operation of the distribution network , and then introduces the causes and distribution network harm resulting single-phase ground fault , the accuracy of various methods ranging existing reliability studies carried out effectively a
7、nd detailed analysis, collate and analyze the advantages and disadvantages of each method , and finally in the Matlab / Simulink environment to build a distribution network single-phase ground fault simulation model to learn about the single-phase ground short circuit hazards arising for calculating
8、 accurate fault location , using reasonable measures to provide troubleshooting ideas to improve the distribution network reliability , providing safe and reliable operating environment for electrical equipment.Key Words: Distribution network, single-phase ground fault, Simulink目录摘要1Abstract2目录41.绪
9、论51.1研究目的与意义51.2国内外研究现状61.3课题研究内容与要求62.配电网单向接地故障基本内容72.1配电网的运行原理72.2单相接地产生原因与危害82.3配电网单相接地的特点93. 配电网单相接地故障测距的方法113.1阻抗法113.2行波法113.3 故障分析法124. 系统仿真144.1 Matlab/Simulink简介144.2系统建模144.3 仿真结果与分析185. 总 结21致谢23参考文献241.绪 论1.1研究目的与意义在电工学日益发展成熟的19世纪末期,雅克比发明了第一台实用电动机,随后西门子发明了第一台使用的自激式发电机,爱迪生发明了白炽灯,电力系统在此基础上
10、诞生了1。带那里系统经过了早期的直流输电、高压交流输电、超(特)高压交流输电等阶段,直到现代的超(特)高压交直流混合输电。电力系统是由发电、变电、输电、配电等环节加上传输线路到达电能用户的一个整体2。配电网(Distributed Power System)是整个系统的关键环节,它是连接电力用户和输电系统的纽带(图 1)。图 1 我国配电网的典型结构诚然,电力系统因其复杂的工作环境等因素,在运行过程中发生故障不可避免。在所有故障中,短路故障是最常见也是危害最大的故障。单相接地短路故障的发生率为最大,约占80%左右的比例,会对电力系统产生严重影响1。在人们的生产生活中,配电网是不可或缺的,它是所
11、有用电设备正常运行的保障。当前,我国的配电网自动化技术正蓬勃发展,但是还处于初级阶段,还有电力科学家的进一步研究。一旦电网出现故障,得不到及时高效的处理,将会造成很大影响。因此,摆在电力行业工作人员面前的任务就是,在最短的时间内,及时找出故障发生的原因,迅速排查线路中的故障点,把故障控制在最小范围,尽量降低受影响用户的数量。配电网单相接地故障测距,合理地减少和避免单相接地故障造成的影响,就具有很重要的现实意义。通过对该课题的研究,一方面要熟悉配电网备运行的原理和发生单项接地故障产生的危害,分析几种测距方法的利与弊。1.2国内外研究现状就目前来讲,我国的电力系统常用的接地方式主要有4种:中性点直
12、接接地、中性点经消弧线圈接地、中性点经过电阻器接地以及中性点不接地。我国配电网主要采用中性点非有效接地或不接地的方式,其产生的电流小,又叫小电流接地系统。我国相关电力规程规定,小电流接地系统发生单相接地故障时,可带故障继续运行12小时。但是,如果长期运行将会造成更大的相间短路故障,会造成严重的损失。于是,找出故障线路,合理选线排除故障,势在必行。长期以来,国内外继电保护工作者对此类小电流接地系统单相接地故障选线装置进行了不懈的研究与探索,提出了基于不同方面故障特征的多种原理的选线方案,并且研制了相应的装置,在电力系统中发挥了相应的作用。但是基于配网区别于输电网固有的特点:节点多,分支线路多,广
13、泛分布于城市及农村、直达所有的用户,这给配电网的单相接地故障选线和测距带来了困难。小电流接地系统单相接地保护看似简单易行,但实践证明是十分复杂的,这也是一些国家不采用小电流接地方式的主要原因之一。近年来,国内外相继提出了多种小电流接地故障的测距定位方法,总结一下主要有阻抗法、S注入法、智能算法、行波法等等。这些不同的测距方法,各有优缺点,应用场合和环境各异,针对具体故障问题,如何选择出正确的、最优的方法,需要考虑众多的因素,有待电力工作者进一步的研究和探索。1.3课题研究内容与要求本课题针对配电网小电流接地系统的特点,主要的研究内容和要求是:l 了解配电网的运行原理;l 分析单项接地故障造成的
14、危害;l 利用理论知识搭建单相接地故障Simulink仿真模型;l 对模型进行调试,得出正确结果;l 归纳总结测距方法,分析利弊2.配电网单向接地故障基本内容2.1配电网的运行原理和电力系统其他部分相比,配电系统具有如下一些特点46:配电系统在整个电网中运行过程中,往往会因电力负荷的随机变化,再加上外界的各种干扰,导致配电系统的供电可靠性明显降低。一般地,系统运行分为正常运行状态、检修状态和故障运行状态(图 2)。图 2 配电网的运行状态目前,我国配电网具有的特点有:1)配电网中电缆线路复杂密集,呈现高度不均匀性,故障定位难度加大;2)不同于国外,具有独特的中性点接地方式,国外电网技术难以应用
15、;3)多采用单电源的开环运行方式;4)单相接地故障是配电网的主要故障,传统的测距方法都针对此种故障;6)配电网位于用户前端,线路一般较短,要求测距精度较高。2.2单相接地产生原因与危害在电力电网系统实际的运行过程中,对甘肃兰州地区10KV配电线路中经常发生单相接地故障的若干个小区域进行了实地探讨,分析并总结了产生此类故障的主要原因:1)线路中的一些变压器的因高压而引起下线断裂;2)电力开关、继电保护装置等的绝缘子被大电流击穿;3)长导线断线后落到大地上、房屋上或者搭在其他导体上。4)导线与大型建筑物或者树木距离过近;5)线路上的分支熔断器绝缘击穿;6)导线上落了大量积雪,导致断裂;7)鸟类的危
16、害所致;8)天空中的各种漂浮物导致;9)其它原因其中,断线、绝缘击穿、导线接触数目是配电线路发生单相接地故障最频繁的原因,大约占各种原因的85%以上。单相接地故障造成的危害也是多方面的。其一,配电线路某处如若单相接地,变电所的电压互感器会因零序电压电流的影响,磁芯饱和,励磁电流激增,长久运行必将烧毁电压互感器,进而造成变电所其它设备的异常和损害,电能间断,出现大面积的停电故障,带来不必要的经济损失。其二,如果发生单相接地故障,产生的大电压大电流,有可能击穿绝缘保护,可同时烧毁配电变压器、熔断器等配电线路设备,产生大火花引燃周围可燃物造成大的火灾是最不想看到的后果。其三,如果配电网某地段单相接地
17、故障程度严重,危害有可能殃及临近的电网,这造成的影响,不可想象。其四,因为单相接地后,裸露的导线接触大地,其周围会产生大的电场和大电流。如果在夜间,人们行走难以发现故障点,就有可能造成人身触电危险,牲畜等触电伤亡的事故,造成的经济损失也是人们不想遇到的。其五,发生单相接地故障后,为了生产生活的继续,检修工作势在必行。一方面要进行人工选线,这就要求对整个配电线路段实行停电处理,中断了正常的供电,会使得人民的生产和生活停滞,造成一定的损失,供电可靠性收到影响;另一方面游客可能造成电能供应的长期中断,这类现象发生在环境恶劣,地理位置偏远的地区,风雨雪霜的恶劣天气,灌木丛生的线路环境必将给维修带来巨大
18、的困难。如果这样的接地故障频繁发生,也会导致电网的供电量大幅度较少,从而影响供电的经济效益和质量指标。其六,发生单相接地故障的时候,产生的大电流击穿供电线路的绝缘皮,电能就会流逝和释放到自由空间,造成电能的极大浪费,电能损耗不可估量。2.3配电网单相接地的特点在电力系统中,中性点的接地方式是一个综合的、系统的、重要的问题,它关系着用电的安全可靠性。我国的电力系统有这样的规定,110KV以上高压电网都采用中性点直接接地的方式,这样的好处是,一旦发生接地故障,电压电流等不会太大,会使得电网中的设备造价不会很高。但是,在配电中低压线路中,我们一般采用中性点非正常接地或者中性点不接地的方式,这样的单相
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