消弧线圈自动跟踪补偿与接地选线定位技术的研究(完整版)实用资料.doc

消弧线圈自动跟踪补偿与接地选线定位技术的研究（完整版）实用资料
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山东大学
博士学位论文
消弧线圈自动跟踪补偿与接地选线定位技术的研究
姓名：潘贞存
申请学位级别：博士
专业：电力系统及其自动化
指导教师：赵建国
20061029
山东大学博士学位论文
摘要
在各种电压等级的电力系统中，单相接地故障都是最主要的故障形式，一般占据到故障总数的７０％以上。小电流接地系统发生单相接地故障时，虽然不形成短路回路，没有量值很大的短路电流，且三相线间电压依然对称，不影响负载的正常工作，可以继续运行一定时间，但是在发生单相接地后，非接地相对地的电压会升高，断续性电弧接地时还会产生弧光过电压，长期运行可能会损坏其绝缘，引发严重的相间故障。所以，在系统出现单相接地故障后，应该立即设法使其消除，在不能消除的情况下，应尽快找出故障线路和故障点，在进行必要的负荷转移后，人为地将接地设备从系统中切除。
电网对地分布电容的存在是接地点产生故障电流的主要原因，在电网的中性点与大地之间加装消弧线圈，可使容性电流得到补偿，从而使接地点的电流减小。特别是消弧线圈跟踪补偿，根据实际电网电容电流的大小，自动调节消弧线圈产生的感性电流，使两者处于平衡状态，从而使接地电流减小为量值很小的有功电流，使电弧不能维持、自动熄灭。跟踪补偿能使瞬时性接地故障自动消除，也能使永久性接地故障的危害程度大为降低，是减小故障损失的主要技术措施。
单相接地故障的自动选线与定位，能够快速地找出故障线路与故障点，有利于减小系统带故障运行的时间，也是减小接地故障损失地重要技术措施。
本论文以小电流接地系统消弧线圈的自动跟踪补偿、单相接地故障选线及故障点的定位为研究对象，旨在借鉴、总结前人工作经验教训的基础上，根据电力系统对配电网络的要求，结合现代分析方法和技术手段，提出新的工作原理，研制新型自动化装置，解决现有技术中存在的问题。具体的研究工作主要有以下几点：
（１）提出了将消弧线圈的自动跟踪补偿、单相接地故障的自动选线和故障点的自动定位三项技术一体化综合设计的思想，不仅可以减少硬件设备、简化装置的接线，而且便于不同技术、功能之间的相互配合，从而获得优化的工作性能。
（２）首次提出了基于注入恒频信号的分布电容容抗检测、计算方法，该方法利用消弧线圈的副圈向系统注入一个恒定频率的检测信号，通过对其采集、计算，直接计算出系统的对地容抗，为实现跟踪补偿奠定基础。该方法不需要对消弧线Ｉ
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圈进行任何操作、不需要人为地对信号源进行任何调节，操作方便、计算准确、响应速度快、不会对系统的正常运行产生任何不利的影响。利用上述注入信号在计算对地容抗的同时，还可以计算出系统对地的绝缘电阻，求出系统自身的阻尼率，可以用于系统的在线绝缘监视。
（３）提出了一种能够方便消除工频及各次谐波干扰，而灵敏、精确地检测出注入信号的信号处理方法，导出了工频频率、注入信号频率和采样频率之间应满足的关系，设计出了简单、实用的数字滤波器，为准确地计算系统对地容抗和绝缘电阻打下了基础。
（４）对调匝式、调容式等消弧线圈的调节方法进行了研究，在按级差调节和按脱谐度调节判据的基础上，导出了一种综合的调节判据，既能够保证脱谐度最小，又可以避免过分频繁的调节。
（５）为满足跟踪补偿、选线定位一体化设计的要求，论证了通过消弧线圈注入信号实现接地选线定位的可行性。选线功能所应用的注入信号源、检测主机等与计算分布电容用的信号源、检测主机均为同一个装置，诊断信号也是从消弧线圈的副圈中注入。在各出线都装有零序电流互感器或三相电流互感器的情况下，注入信号及零序电流的稳、暂态信号都从电流互感器取出；而在出线未装零序电流互感器或三相电流互感器的情况下，零序电流无法取出，注入信号用专用的信号探测器取出。
（６）对信号注入式接地选线保护耐受过渡电阻能力进行了详细的分析，针对出线条数较多、分布电容较大时，信号注入法选线判据受电容分流影响，导致耐受过渡电阻能力下降的问题，提出了降低注入信号频率、应用注入信号的相位信息和注入双频信号三种解决办法，得到了较好的结果。提出了用信号注入法、零序电流稳态法和零序电流暂态法相结合实现综合选线的基本方法，应用模糊集理论，导出了综合选线的判据。由于采用了多种方法的综合，能够克服单一选线判据存在的缺陷，有利于提高选线的正确率和装置的适应性。
（７）提出了基于信号注入法与通信技术相结合的小电流接地系统单相接地故障故障区段定位算法，设计了基于ＧＳＭ－－ＳＭＳ的故障区段定位系统，将在近期内投入实际运行。
关键词：小电流接地系统：消弧线圈；单相接地故障；选线；定位；注入信号。Ⅱ
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ＡＢＳＴＲＡＣＴ
Ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅｔｏｅａｒｔｈｆａｕｌｔｉｓｔｈｅｍｏｓｔ