中压配电网单相接地故障定位的研究与实现

论文摘要

我国中低压配电网大多采用中性点非有效接地方式(俗称为小电流接地系统),配电线路故障,尤其是单相接地故障的快速、准确定位,不仅对修复线路和保证可靠供电,而且对保证整个电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的作用。首先介绍了小电流系统接地选线的研究经历和取得的成绩,选线的技术问题已经基本得到解决,目前选线如果出现问题是管理问题。本文对中压配电网单相接地故障定位进行了研究并将研究成果实用化,在定位方面的主要内容:(1)提出了C型行波法与低频交流定位法相结合的综合定位方法,并实现了该定位方法。首先用C型行波法进行粗定位,确定故障点的距离,定位误差在300米之内,然后采用低频交流法进行细定位,在停电状态下将交流60Hz信号注入到故障相,再用手持信号检测器在误差的300米范围内检测60Hz低频信号,确定故障点的具体位置。(2)在指出C型行波法的缺点之后,提出了直流定位方法,并实现了该方法。直流定位方法是停电离线状态下,向故障相注入直流信号,然后手持直流信号检测器沿线路检测该直流信号,确定故障点的具体位置。直流信号法的主要优点是注入信号不受导线分布电容的影响,因此定位有效距离长。在直流信号检测方面,提出了一种应用于直流故障定位的无线数据传输系统,设计了单片机C8051F310与nRF2401芯片的硬件接口电路,给出了系统的硬件电路设计和软件设计,使直流的测量部分和显示部分分开以达到安全的目的。(3)给出了配电线路分布电容对交流定位法的影响计算公式,在此基础上提出了交流信号法的的注入电流和信号频率的选择方法,确定了交流信号法的应用范围,并实现了该方法。(4)提出了直流故障定位方法与低频交流定位法相结合的综合定位方法,并实现了该方法。交流信号法的优点是信号容易检测,缺点是受导线分布电容影响大,而直流正好相反,直流法的优点是不受导线分布电容的影响,缺点是信号不容易检测,将两种方法相结合实现优势互补使配电网故障定位达到了实用化程度。(5)提出了相位在线故障定位方法;提出了电杆电流检测定位方法。直流定位法和综合定位法均属于离线定位法,而相位定位法和电杆电流测量法属于在线定位,用零序电检测器检测故障点前后的零序电流相位,根据相位差判断故障点。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 配电网故障定位研究的意义
• 1.1.1 课题的背景
• 1.1.2 社会需要
• 1.1.3 生产上需要
• 1.1.4 选线和定位是公认的难题
• 1.2 国内外现状
• 1.2.1 阻抗法
• 1.2.2 行波法
• 1.2.3 S 信号注入法
• 1.2.4 脉冲信号注入法
• 1.2.5 加信传递函数法
• 1.2.6 端口故障诊断法
• 1.2.7 故障指示器
• 1.3 本文的主要贡献和创新点
• 第二章 行波法用于配电网接地故障定位
• 2.1 行波法原理
• 2.1.1 行波在波阻抗不连续节点上的折射与反射过程
• 2.1.2 C 型行波法的基本原理
• 2.2 序贯检测
• 2.3 高压脉冲发生器
• 2.3.1 脉冲源主回路
• 2.3.2 脉冲源控制回路
• 2.3.3 脉冲源与主机通信
• 2.4 主机程序流程
• 2.5 行波法存在的问题
• 2.5.1 行波经电阻接地时的反射与透射
• 2.5.2 行波法存在的问题
• 2.6 行波法的应用范围
• 第二章小结
• 第三章 交流定位方法的应用范围
• 3.1 配电线路导线分布电容
• 3.2 配电线路的分布电感
• 3.3 交流定位方法的有效定位长度
• 3.3.1 线路等值电路
• 3.3.2 分布电容电流计算
• 3.4 交流定位方法的频率特性
• 第三章小结
• 第四章 低频交流信号注入定位法
• 4.1 低频交流信号注入法原理
• 4.1.1 交流故障定位方法
• 4.1.2 交流信号频率和注入能量的选择
• 4.2 交流信号源
• 4.2.1 交流信号源的主回路
• 4.2.2 交流信号源的控制回路
• 4.2.3 交流信号源的软件设计
• 4.3 交流信号源整机设计
• 4.4 交流信号探测器
• 第四章小结
• 第五章 直流信号注入定位法
• 5.1 水泥杆的电阻特性
• 5.2 直流信号注入法原理
• 5.2.1 直流法检测步骤
• 5.2.2 直流定位法的主要优点
• 5.3 直流信号源
• 5.4 直流信号检测器
• 5.4.1 霍尔效应
• 5.4.2 直流传感器
• 5.5 直流电流数据的无线传输与显示
• 5.5.1 电流数据的A/D 转换
• 5.5.2 通信模块nRF2401 配置
• 5.5.3 电流数据的发送
• 5.5.4 电流数据的接收
• 5.5.5 电流数据的显示
• 第五章小结
• 第六章 粗细综合故障定位方法
• 6.1 行波－交流综合定位法
• 6.2 直流－交流综合定位法
• 6.2.1 交流－直流－交流方法
• 6.2.2 直流－交流方法
• 6.3 移动定位法
• 6.4 直流－交流综合法仿真
• 第六章小结
• 第七章 在线故障定位方法
• 7.1 分段故障定位法
• 7.2 自组无线传输网络
• 7.3 杆CT 定位法
• 7.4 基于电流相位和幅度信息的故障指示器
• 7.5 基于GPS 的零序电流相位定位方法
• 7.5.1 线路正常时的状态
• 7.5.2 线路接地故障时的零序电压
• 7.5.3 GPS 数据采集系统
• 7.5.4 无线通信系统
• 7.5.5 零序电流探测器
• 第七章小结
• 第八章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间参加的科研工作及学术论文发表