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谐振接地电网单相接地故障消弧及选线技术一体化研究

作　者: 连鸿波
导　师: 杨以涵
学　校: 华北电力大学（河北）
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 谐振接地电网主从式消弧线圈单相接地故障选线一体化有效域接地重合闸
分类号: TM862
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

我国6～66kV电网多数采用小电流接地运行方式,而且随着系统对地电容电流的日益增大,谐振接地电网所占的比重将越来越大。在谐振接地电网中,由于接地点的电容电流受到了消弧线圈感性电流的补偿,使得这种接地方式具有提高供电可靠性等优点。长期以来,如何优化消弧线圈的补偿性能引起人们的极大关注;而消弧线圈的补偿作用使得本来就微弱的零序电流信号更加容易受到干扰,单相接地故障后的故障选线问题一直没有得到很好的解决。本文重点研究解决消弧线圈补偿性能的优化以及单相接地故障选线判据的有效性问题,并致力于二者的一体化研究。在分析现有消弧线圈的优缺点的基础上,提出并设计了一种更加有利于消除电力系统各种接地电弧的消弧线圈结构——主从式消弧线圈结构。主从式消弧线圈由主消弧线圈和从消弧线圈构成,主消弧线圈采用技术非常成熟的自动调匝式消弧线圈,可以实现预调节功能;从消弧线圈基于TCR技术,设计成由相应晶闸管电子开关控制投切的多子电抗形式,各子电抗值按二进制组合排列,起到故障发生后的随调功能,主、从消弧线圈配合完成预随调的快速有效补偿。谐振接地电网中,由于接地点的电容电流受到消弧线圈的补偿,使得信号更加微弱,从而对于系统中的各种干扰更加敏感。其中系统无故障状态下的不平衡电流就是其中的一个干扰源,它改变了故障后零序电流的相位和幅值特征,运行实践表明:它是影响谐振接地电网选线成功率的重要因素。本文指出CT不平衡电流的产生既可能由于系统三相对地电容不对称引起,也可能由于三相CT参数不对称引起;通过相量分析,本文给出了基于有功分量选线判据的可信度与线路对地电容不平衡度、故障零序电压以及线路阻尼率之间的定量关系;本文同时认为,零序电流突变量法是解决该问题的有效方法。如果CT不平衡电流是由于三相CT参数的不对称造成的,本文提出了一种利用线电压相位作为基准,将故障前后的电流信号相应相减的方法来消除其对选线造成的不利影响。使消弧线圈消弧补偿与选线一体化并协调控制是谐振接地电网的发展方向。本文提出并具体阐述了零序电流突变量法在谐振接地电网中的运用原理,但是当发生间歇性电弧接地故障时,盲目的使用该选线方法将造成选线失效,本文提出了基于小波分析的零序电流突变量法,使得系统能够自动识别故障类型,自适应的采用不同的选线方法,从而提高了选线成功率。确定各种选线方法的适用范围,即有效域,是提高谐振接地电网选线成功率的重要措施。本文提出应用粗糙集(RS)理论对故障样本集进行数据挖掘和知识发现,确定各种选线方法的有效域。该方法以决策表为主要工具,对故障样本数据的信号特征进行离散

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摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-29
  1.1 引言  11-13
  1.2 电力系统谐振接地方式的研究背景  13-16
  1.3 消弧线圈及其补偿方式的发展与现状  16-24
  1.4 谐振接地电网单相接地故障选线及其有效域技术的发展与现状  24-26
  1.5 谐振接地电网单相接地故障消弧、选线一体化协调控制  26
  1.6 本文的研究内容和主要贡献  26-29
第二章主从式消弧线圈的研究  29-61
  2.1 引言  29
  2.2 基于TCR 的主从式消弧线圈的设计  29-35
  2.3 主从式消弧线圈的运行特点  35-52
  2.4 主从式消弧线圈与其他消弧线圈的性能比较  52-53
  2.5 10KV 高压物理模拟实验室试验及EMTP/ATP 仿真  53-55
  2.6 现场运行记录  55-59
  2.7 本章小结  59-61
第三章影响谐振接地电网单相接地故障选线成功率的因素分析  61-90
  3.1 引言  61
  3.2 谐振接地电网单相接地故障选线研究概况  61-64
  3.3 不平衡电流出现原因探讨、在选线中的影响及解决方案  64-78
  3.4 谐振接地电网突变量选线方法应用研究  78-89
  3.5 本章小结  89-90
第四章谐振接地电网单相接地故障选线有效域研究  90-105
  4.1 引言  90
  4.2 选线方法有效域概念  90-92
  4.3 粗糙集理论的基本定义  92-95
  4.4 基于粗糙集理论的选线方法有效域研究  95-99
  4.5 算例分析  99-104
  4.6 本章小结  104-105
第五章面向单相接地故障的自动重合闸技术研究  105-116
  5.1 引言  105
  5.2 单相接地故障的分类  105-108
  5.3 面向单相接地故障的自动重合闸技术(接地重合闸)  108-113
  5.4 谐振接地电网单相接地保护自动化、一体化研究  113-115
  5.5 本章小结  115-116
第六章主从式消弧线圈成套装置介绍  116-123
  6.1 引言  116
  6.2 主从式消弧线圈成套装置  116-120
  6.3 主从式消弧线圈运行记录  120-121
  6.4 故障选线试验系统  121-122
  6.5 本章小结  122-123
第七章结论  123-125
参考文献  125-131
致谢  131-132
攻读博士学位期间的研究成果及发表的学术论文  132-133
攻读博士学位期间参加的科研工作  133

谐振接地电网单相接地故障消弧及选线技术一体化研究

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