配電網(wǎng)單相接地故障的仿真分析報(bào)告

./中國(guó)石油大學(xué)〔華東現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)〔論文題目：配電網(wǎng)單相接地故障的仿真分析學(xué)習(xí)中心：濱海奧鵬學(xué)習(xí)中心年級(jí)專業(yè)：網(wǎng)絡(luò)10春電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生：吳燕燕學(xué)號(hào)：1081480018指導(dǎo)教師：淑慧職稱：教授導(dǎo)師單位：中國(guó)石油大學(xué)〔華東中國(guó)石油大學(xué)〔華東遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院論文完成時(shí)間：2011年12月23日摘要為了提取配電網(wǎng)單相接地故障選線和故障測(cè)距的暫態(tài)故障特征量,基于Matlab的Simulink仿真環(huán)境,搭建了小電流接地系統(tǒng)的配電網(wǎng)絡(luò)仿真模型并綜合考慮不同短路時(shí)刻、不同接地電弧電阻、不同故障距離和線路長(zhǎng)度等多個(gè)因素,對(duì)配電網(wǎng)小電流接地系統(tǒng)的單相接地故障進(jìn)行了大量仿真。在配電網(wǎng)單相接地短路故障后的第1個(gè)工頻周波<O～O．02s>故障線路的零序電流包絡(luò)線的變化速度比非故障線路變化緩慢,包絡(luò)面積大,但與非故障線路首半波極性相反。仿真分析表明此暫態(tài)特性不受短路時(shí)刻、電弧電阻、故障距離和消弧線圈被償度的影響,為單相接地故障選線和故障測(cè)距的研究提供了理論依據(jù)。關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；仿真模型零序電流；單相接地故障；補(bǔ)償度；故障相電壓第一章引言我國(guó)35kV、10kV<6kV>配電網(wǎng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式一般為不接地或經(jīng)消弧線圈接地。當(dāng)發(fā)生單相接地故障時(shí)允許繼續(xù)運(yùn)行1～2h,及時(shí)查找故障線路和故障點(diǎn)是提高供電可靠性的保證?；诜€(wěn)態(tài)分量的單相接地選線方法有5次諧波電流的幅值方向法[1,2],注入信號(hào)源法[3],零序電流有功分量法[4,5]等,由于穩(wěn)態(tài)零序電流幅值較小,基于穩(wěn)態(tài)分量的單相接地選線準(zhǔn)確率不高；消弧線圈短時(shí)并聯(lián)電阻[6,7],可提高接地選線的可靠性,但不能很好發(fā)揮消弧線圈的作用。近年來(lái),以小波變換為理論研究工具,分別提出了應(yīng)用零序電流小波變換系數(shù)模值大小與極性[8-13]零序電流小波變換系數(shù)模值的積分[14]、零序電壓流的小波變換系數(shù)之比[15]作為選線判據(jù),但受短路時(shí)刻、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、線路長(zhǎng)度、接地點(diǎn)的位置、電弧電阻及被分析信號(hào)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、小波基的選取等多因素的影響較大。研究小電流接地系統(tǒng)單相接地暫態(tài)過(guò)程特點(diǎn)是單相接地故障選線和測(cè)距方法的理論基礎(chǔ),目前關(guān)于這方面的文獻(xiàn)很少。第二章仿真模型的建立某35kV中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地配電網(wǎng),其Matlab的仿真模型[16]如圖1,總長(zhǎng)度為176km。5條一級(jí)線路,長(zhǎng)度分別為：9、2513、19、34km,線路2和線路3分別接有3條二級(jí)線路,長(zhǎng)度分別為10、13、9km和13、10、10km。線路的正序參數(shù)R=零序參數(shù)R。=電網(wǎng)常用過(guò)補(bǔ)償方式的消弧線圈補(bǔ)償度為：式中,P為補(bǔ)償度；為消弧線圈的電感電流,A；為電網(wǎng)電容電流之和,A。對(duì)于穩(wěn)態(tài)基波分量而言,配電網(wǎng)單相金屬性接地電流等于配電網(wǎng)電容電流之和；中性點(diǎn)電壓U等于相電壓。根據(jù)金屬性短路仿真測(cè)量數(shù)據(jù)和式<1>可得消弧線圈的電感L為：各線路首端、故障點(diǎn)和中性點(diǎn)設(shè)有測(cè)量模塊。各測(cè)量模塊的采樣頻率為4．8kHz,可識(shí)別信號(hào)頻率為2．4kHz。第三章單相接地故障仿真分析發(fā)生單相接地故障時(shí),零序分量的暫態(tài)過(guò)程隨短路時(shí)刻、電弧電阻、故障距離和消弧線圈補(bǔ)償度的變化而變化,包含多種頻率成分的周期分量和非周期分量,分別分析如下。3.1短路時(shí)刻對(duì)零序特征量的影響短路發(fā)生的時(shí)刻t是隨機(jī)的,以線路1為研究對(duì)象,保持故障距離、電弧電阻R和補(bǔ)償度的大小不變即,分別在A相電壓正半波和負(fù)半波的任一時(shí)刻、過(guò)零點(diǎn)和峰值時(shí)刻發(fā)生單相接地故障。零序電壓和各線路零序電流見(jiàn)圖2。在短路后的第1個(gè)工頻周期<0～0．02s>,故障線路和非故障線路的零序電流顯著不同,隨著短路時(shí)間的增加,在第2～3個(gè)周波以后,故障線路和非故障線路的零序電流極性、大小的區(qū)別不明顯。歸納第1個(gè)工頻周波<<0～0．02s>的零序電壓和零序電流的暫態(tài)特性如下：①零序電壓的極性與發(fā)生短路時(shí)刻故障相電壓的極性有關(guān)。短路時(shí)刻,零序電壓與故障相電壓的相位差為180。。②各條非故障線路的零序電流的變化頻率基本相同,而故障線路比非故障線路變化緩慢,經(jīng)過(guò)一段過(guò)渡時(shí)間后故障線路與非故障線路的零序電流的變化頻率相同。③在首半波,故障線路的零序電流比非故障線路有一個(gè)較大的沖擊電流,沖擊電流的極性隨短路時(shí)刻變化,與零序電壓極性相反。3.2電弧電阻對(duì)零序特征量的影響電弧電阻的大小隨短路情況而變化,具有不確定性,且通常接地電弧電阻值較高。以線路5為研究對(duì)象,固定短路時(shí)刻故障距離33km,分別令電弧電阻進(jìn)行A相接地短路仿真,零序電壓和各線路零序電流的變化規(guī)律見(jiàn)圖3。電弧電阻對(duì)母線處零序電壓、各線路零序電流的影響較大,隨著電弧電阻的增加,零序電流和零序電壓有以下特點(diǎn)：①母線處零序電壓、各線路零序電流的大小逐漸減?。虎陔S著電弧電阻的增加,故障線路首半波零序電流的沖擊值逐漸減少甚至消失；③當(dāng)電弧電阻較大時(shí),零序電流暫態(tài)值比穩(wěn)態(tài)值更小。3.3故障距離對(duì)故障特征量的影響保持短路時(shí)刻和電弧電阻不變分別在距離線路1出口km處發(fā)生A相接地故障,零序電壓和故障線路零序電流、故障相電流隨故障距離的變化波形幾乎是重合的,見(jiàn)圖4<a>、<b>、<c>；故障線路故障相電壓的波形隨故障距離的不同,波形變化比前3個(gè)故障特征量稍微明顯些,見(jiàn)圖4<d>。小電流接地系統(tǒng)單相接地電流的大小主要取決于網(wǎng)絡(luò)的電容分布,受接地故障距離影響較小,仿真結(jié)果也表明故障特征量隨故障距離變化不明顯。3.4補(bǔ)償度對(duì)故障特征的影響固定短路時(shí)刻,接地電弧電阻為,改變消弧線圈的補(bǔ)償度P,分別取電流1O9／6、5和0,以線路1為研究對(duì)象,故障距離4km發(fā)生單相接地故障,零序電壓、故障線路故障相電壓和電流、各線路零序電流隨消弧線圈的補(bǔ)償度的變化規(guī)律如圖5<a>、<b>、<c>。小電流接地系統(tǒng)采用過(guò)補(bǔ)償方式,一般消弧線圈補(bǔ)償度在5～1O變化時(shí),相同短路條件下零序電壓和各條線路的零序電流、故障相電壓和故障相電流幾乎無(wú)變化；消弧線圈補(bǔ)償度為零即小電流接地系統(tǒng)的單相接地電流無(wú)消弧線圈補(bǔ)償時(shí),僅故障線路的故障相電壓、零序電流的大小和相位與消弧線圈補(bǔ)償度為5～1O時(shí)明顯不同。第四章結(jié)論結(jié)論：a>各條非故障線路的零序電流的變化頻率基本相同,故障線路比非故障線路變化緩慢,經(jīng)過(guò)1～2周期后故障線路與非故障線路的零序電流的變化頻率相同。這說(shuō)明故障線路零序電流暫態(tài)分量中含一個(gè)較大的非周期分量。b>故障后1／4周波,故障線路零序電流在其模極大值處與零序電壓的極性相反,且故障線路零序電流的包絡(luò)線面積比非故障線路零序電流的包絡(luò)線面積大。c>零序電流暫態(tài)分量、穩(wěn)態(tài)分量和故障相電流隨故障距離變化幾乎不變；故障相電壓隨故障距離有變化,但變化的幅度很小。參考文獻(xiàn)[1]任建文,周慶捷,以涵,等．中性點(diǎn)不接地電網(wǎng)中單相接地保護(hù)的相對(duì)原理[J]．電力自動(dòng)化設(shè)備,1994,3<8>：15－17．[2]囝靜,金黎,志成,等．小電流接地[3]線系統(tǒng)與設(shè)計(jì)[J]．高電壓技術(shù),2003,29<12>：12—14．[23]桑在中,惠芬,貞存,等．用注入法實(shí)現(xiàn)小電流接地系統(tǒng)單相接地選線保護(hù)[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化,1996,20<2>：11—12,35．[4]牟．零序電流有功分量方向接地選線保護(hù)原理[J]．電網(wǎng)技術(shù),1999,23<9>：60—62．[5]杜丁香,徐玉琴．消弧線圈接地電網(wǎng)的有功選線[J]．繼電器,2002,30<5>：33-36．[6]玉書(shū),一華．諧振接地系統(tǒng)單相接地故障DK法選線及其應(yīng)用[J]．高電壓技術(shù),2004,30<6>：69—70．[7]靜,徐麗杰．中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈瞬時(shí)并聯(lián)小電阻接地研究[J]．高電壓技術(shù),2005,31<1>：38—39,52．[8]俞曉榮,廖培金,書(shū)濤,等．小波分析在小電流接地系統(tǒng)故障選線中的應(yīng)用[J]．電力系統(tǒng)及自動(dòng)化學(xué)報(bào),2003,15<4>：24—26．[9]賈清泉,連光,以涵,等．應(yīng)用小波檢測(cè)故障突變特性實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)小電流故障選線保護(hù)[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2001,21<10>：78-82．[10]王娜,周有慶,龔靜．小波變換在配電網(wǎng)單相接地故障選線中的應(yīng)用[J]．電力自動(dòng)化設(shè)備,2003,23<10>：27—30．[11]王耀南,霍百林,王輝,等．基于小波包的小電流接地系統(tǒng)故障選線的新判據(jù)[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)．2004,24<6>：54—58．[12]毛鵬,雅明,章兆寧,等．小波包在配電網(wǎng)單相接地故障選線中的應(yīng)用[J]．電網(wǎng)技術(shù),2000,24<6>：10—17．[13]束洪春,肖白．配電網(wǎng)單相電弧接地故障選線暫態(tài)分析法[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2002,26<21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