经消弧线圈接地电网继电保护研究
摘 要我国66kV及以下配电网普遍采取小接地电流系统，这种接地方式使供电可靠性大大提高，但同时也使接地故障检测的难度大为增加。所以，分析和提高中性点经消弧线圈接地电网发生单相接地故障时的继电保护装置的可靠性和安全性就显得非常重要。本文针对中性点经消弧线圈接地电网发生单相接地故障时的特点，结合继电保护可靠性的定义，阐述了针对该电网的继电保护装置的特点及研究现状；结合该电网的情况，给出提高该种电网的继电保护装置可靠性的方法与措施；通过对中性点经消弧线圈接地电网发生单相接地故障时继电保护可靠性和设计方法的研究，提出了自已的解决方案。经过分析经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时电压、电流等变化的基础上，详细讨论了各种方法的优劣，提出基于最大或原理的微机选线装置。该装置在进行对故障线路的判断时，主要方式为找“最大值”，具体为通过判断比较系统除故障电路外的总电容电流与各条线路的电容电流在数值、方向等方面的差异，明显提升了检测灵敏度。 最大故障电流突变量理论，可以弥补由误差所带来的不平衡电流的影响，装置不仅灵敏度高，而且适应范围更广,不仅能够用在大型系统当中，也能够运用于中、小系统，不仅能够用在电缆出线的现场，还能够使用在架空出线的现场。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本文主要工作 2
第二章 电力系统接地方式和继电保护的关系 3
2.1电力系统接地方式 3
2.1.1中性点直接接地 3
2.1.2中性点不接地 4
2.1.3中性点经消弧线圈接地 4
2.2电力系统的继电保护 5
2.2.1继电保护的原理 5
2.2.2继电保护的基本要求 6
2.3经消弧线圈接地电网接地保护方式 7
2.3.1反映稳态过程的接地保护 7
2.3.2反映暂态过程的接地保护 8
第三章 经消弧线圈接地系统的继电保护研究 10
3.1影响选线可靠性的因素 10
3.1.1所利用信息量的大小 10
3.1.2故障点不稳定 10<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
br /> 3.1.3高阻接地故障 11
3.2选线方法的可靠性 11
3.3其他性能分析 12
3.3.1安全性 12
3.3.2适用性 12
3.3.3便利性 13
3.3.4经济性 13
第四章 基于最大或原理的微机选线装置 14
4.1接地故障稳态分析 14
4.1.1中性点不接地系统 14
4.1.2中性点经消弧线圈接地系统 18
4.2接地故障暂态分析 21
4.3选线原理 23
4.3.1最大方案 23
4.3.2最大方案 25
4.4提高装置灵敏度的措施 29
结束语 31
致 谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1课题研究意义
中性点经消弧线圈接地电网发生单相接地故障时，它的零序电流的特征很不明显，无法采用常用的零序电流保护。就目前而言，此电网发生单相接地故障时，采用的继电保护装置还很很不成熟，也不可靠。因此，分析和提高中性点经消弧线圈接地电网发生单相接地故障时的继电保护装置的可靠性和安全性引起越来越多的关注。
1.2国内外研究现状
我国在近几年来中从国外购买了很多的设备，但是不同国家的设备在接地方式上各有不同，而且设备也是按照不同的标准来进行设计的，特别是耐压值上的差异，我国要将这些国外的设备使用好，首先就要确定电力系统的接地方式。国内专家在电力系统的接地方式选择上开展了很多的研究和争论。目前国内很多的大城市正在进行配网接地改造，将中性点不接地方式改为小电阻接地，从而降低异相接地故障的产生，大大的消除弧光接地过电压。还有的城市配网中将接地方式改造成为了大电阻接地，通过大电阻接地能够有效的降低谐振接地过电压对电网的危害。总体而言，国内大多数的专家都提倡采用消弧线圈的姐弟方式，通过消弧线圈能够有效的对电网中的电容电流进行补偿，发生单相弧光接地故障后，能够大大的降低故障点的接地电流，并使得故障位置的相电压的恢复速度降低，从而促进电弧的熄灭，有效的阻止了单相瞬间接地而引发的线路故障跳闸，提高线路运行的稳定性，降低线路跳闸次数。我国从1958年以来就开始了单相接地故障问题研究，对单相接地故障选线和小电流接地系统进行了打款研究，也提出了很多的选线方式和接地装置。上世纪50年代我国就成功的研究了利用首半波极性的接地保护装置，并研制了根据零序电流五次谐波的接地选线定位装置。上世纪70年末，许昌继电器厂和上海继电器厂等单位纷纷研制并生产了选择性的接地信号装置，如ZD4型保护，用于体现中性点不接地系统零序功率方向，还有一些用于反映经消弧线圈接地系统五次谐波零序功率方向，如ZD5、ZD6、ZD7型保护。到了20世纪80年代中期，我国成功的研制了利用微机型小电流接地系统单相接地选线装置，近年来，电力系统中微机的使用越来越广泛，微机型接地选线装置以及相关的理论发展也越来越成熟。
上世纪50年代，国外很多国家的配网中性点大多数为不接地，也有部分通过消弧线圈接地。小电阻或者直接接地方式最早是在上世纪60年代开始出现。国外对小接地电流系统开展了大量的研究和应用，前苏联就在这方面取得了很多成果，并且非常重视小接地电流系统的保护原理和装置的研究，在国际上发表了很多论文，装置也经历了几代发展，广泛的使用到了煤炭和供电行业中，在保护原理方面，从最早的过流、无功方向，最后发展到通过群体比幅方式来保护；随着技术的不断发展，装置也从电磁式继电器，逐步发展到晶体管，最后发张成为模拟集成电路和数字电路，但是却鲜有微机机构的装置。日本国内的供电、化工、钢铁行业的接地系统主要是电阻接地或者不接地，选线的原理相对简便，直接采用基波无功方向的方式来进行选线，但是近年来，日本开展了大量的接地点分区段和零序电流信号获取的研究。并成功研制并试验了零序互感器OZCT和光导纤维架空线。德国电网的接地方式主要为谐振接地，在30年前，德国就提出了一套相对完善的单相接地暂态过程和保护原理，并成功的开发了很多成熟的便携式接地报警装置。法国早期的电力系统一直采用中性点电阻接地，目前法国的配网正在对接地方式进行调整，逐步推广谐振接地系统，并相应开发了很多高新产品，如零序导纳接地保护。挪威一家公司利用电网中电场和磁场之间的相位差，从中提取零序电压以及零序电流的相位，开发了一款悬挂式的接地指示装置。国外在上世纪90年代就在单相接地保护中利用了人工神经网络系统等，随着近年来小波分析的逐步流行，国外学者提出了小波分析在接地保护的利用，小波发那些具有较好的时频局部性，能够很好的分析故障暂态电流的高频分量。因此继电保护的研究就显得非常重要。
1.3本文主要工作
经消弧线圈发生单相接地故障时，必需尽快确定并切除故障线路，确保出现永久接地故障时，不会由于正常运行线路电压增大，造成故障进一步扩大。这就指出了经消弧线圈接地电网继电保护的问题。
本文首先搜集了与经消弧线圈继电保护有关的文献、期刊。在查阅了大量资料的基础上，针对我们在现实中可能遇到的情况，对当前采用消弧线圈接地方式的系统进行整体的归纳总结。比较各种方法的优缺点，并在此基础上提出了改进的方案。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究意义 1
1.2国内外研究现状 1
1.3本文主要工作 2
第二章 电力系统接地方式和继电保护的关系 3
2.1电力系统接地方式 3
2.1.1中性点直接接地 3
2.1.2中性点不接地 4
2.1.3中性点经消弧线圈接地 4
2.2电力系统的继电保护 5
2.2.1继电保护的原理 5
2.2.2继电保护的基本要求 6
2.3经消弧线圈接地电网接地保护方式 7
2.3.1反映稳态过程的接地保护 7
2.3.2反映暂态过程的接地保护 8
第三章 经消弧线圈接地系统的继电保护研究 10
3.1影响选线可靠性的因素 10
3.1.1所利用信息量的大小 10
3.1.2故障点不稳定 10<
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
br /> 3.1.3高阻接地故障 11
3.2选线方法的可靠性 11
3.3其他性能分析 12
3.3.1安全性 12
3.3.2适用性 12
3.3.3便利性 13
3.3.4经济性 13
第四章 基于最大或原理的微机选线装置 14
4.1接地故障稳态分析 14
4.1.1中性点不接地系统 14
4.1.2中性点经消弧线圈接地系统 18
4.2接地故障暂态分析 21
4.3选线原理 23
4.3.1最大方案 23
4.3.2最大方案 25
4.4提高装置灵敏度的措施 29
结束语 31
致 谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1课题研究意义
中性点经消弧线圈接地电网发生单相接地故障时，它的零序电流的特征很不明显，无法采用常用的零序电流保护。就目前而言，此电网发生单相接地故障时，采用的继电保护装置还很很不成熟，也不可靠。因此，分析和提高中性点经消弧线圈接地电网发生单相接地故障时的继电保护装置的可靠性和安全性引起越来越多的关注。
1.2国内外研究现状
我国在近几年来中从国外购买了很多的设备，但是不同国家的设备在接地方式上各有不同，而且设备也是按照不同的标准来进行设计的，特别是耐压值上的差异，我国要将这些国外的设备使用好，首先就要确定电力系统的接地方式。国内专家在电力系统的接地方式选择上开展了很多的研究和争论。目前国内很多的大城市正在进行配网接地改造，将中性点不接地方式改为小电阻接地，从而降低异相接地故障的产生，大大的消除弧光接地过电压。还有的城市配网中将接地方式改造成为了大电阻接地，通过大电阻接地能够有效的降低谐振接地过电压对电网的危害。总体而言，国内大多数的专家都提倡采用消弧线圈的姐弟方式，通过消弧线圈能够有效的对电网中的电容电流进行补偿，发生单相弧光接地故障后，能够大大的降低故障点的接地电流，并使得故障位置的相电压的恢复速度降低，从而促进电弧的熄灭，有效的阻止了单相瞬间接地而引发的线路故障跳闸，提高线路运行的稳定性，降低线路跳闸次数。我国从1958年以来就开始了单相接地故障问题研究，对单相接地故障选线和小电流接地系统进行了打款研究，也提出了很多的选线方式和接地装置。上世纪50年代我国就成功的研究了利用首半波极性的接地保护装置，并研制了根据零序电流五次谐波的接地选线定位装置。上世纪70年末，许昌继电器厂和上海继电器厂等单位纷纷研制并生产了选择性的接地信号装置，如ZD4型保护，用于体现中性点不接地系统零序功率方向，还有一些用于反映经消弧线圈接地系统五次谐波零序功率方向，如ZD5、ZD6、ZD7型保护。到了20世纪80年代中期，我国成功的研制了利用微机型小电流接地系统单相接地选线装置，近年来，电力系统中微机的使用越来越广泛，微机型接地选线装置以及相关的理论发展也越来越成熟。
上世纪50年代，国外很多国家的配网中性点大多数为不接地，也有部分通过消弧线圈接地。小电阻或者直接接地方式最早是在上世纪60年代开始出现。国外对小接地电流系统开展了大量的研究和应用，前苏联就在这方面取得了很多成果，并且非常重视小接地电流系统的保护原理和装置的研究，在国际上发表了很多论文，装置也经历了几代发展，广泛的使用到了煤炭和供电行业中，在保护原理方面，从最早的过流、无功方向，最后发展到通过群体比幅方式来保护；随着技术的不断发展，装置也从电磁式继电器，逐步发展到晶体管，最后发张成为模拟集成电路和数字电路，但是却鲜有微机机构的装置。日本国内的供电、化工、钢铁行业的接地系统主要是电阻接地或者不接地，选线的原理相对简便，直接采用基波无功方向的方式来进行选线，但是近年来，日本开展了大量的接地点分区段和零序电流信号获取的研究。并成功研制并试验了零序互感器OZCT和光导纤维架空线。德国电网的接地方式主要为谐振接地，在30年前，德国就提出了一套相对完善的单相接地暂态过程和保护原理，并成功的开发了很多成熟的便携式接地报警装置。法国早期的电力系统一直采用中性点电阻接地，目前法国的配网正在对接地方式进行调整，逐步推广谐振接地系统，并相应开发了很多高新产品，如零序导纳接地保护。挪威一家公司利用电网中电场和磁场之间的相位差，从中提取零序电压以及零序电流的相位，开发了一款悬挂式的接地指示装置。国外在上世纪90年代就在单相接地保护中利用了人工神经网络系统等，随着近年来小波分析的逐步流行，国外学者提出了小波分析在接地保护的利用，小波发那些具有较好的时频局部性，能够很好的分析故障暂态电流的高频分量。因此继电保护的研究就显得非常重要。
1.3本文主要工作
经消弧线圈发生单相接地故障时，必需尽快确定并切除故障线路，确保出现永久接地故障时，不会由于正常运行线路电压增大，造成故障进一步扩大。这就指出了经消弧线圈接地电网继电保护的问题。
本文首先搜集了与经消弧线圈继电保护有关的文献、期刊。在查阅了大量资料的基础上，针对我们在现实中可能遇到的情况，对当前采用消弧线圈接地方式的系统进行整体的归纳总结。比较各种方法的优缺点，并在此基础上提出了改进的方案。
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