配电网单相接地故障电流消弧法的研究与实现开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障特征 运行实践证明，接地电流较大时，会在故障点造成持续性电弧接地。为消除电弧过程可能带来的危害，相关规定：在3-10kv系统中接地电容电流超过30a，20kv及以上系统中超过10a，其系统中性点均应采取消弧线圈接地方式。 （1）零序稳态量故障特征 对消弧线圈接地系统，正常时中性点电压为零，消弧线圈不起作用。单相接地故障时，三相及零序电压变化与不接地系统类似。中性点电压升高在消弧线圈中产生的感性电流与线路零序电容电流极性相反，可减小故障点接地电流，使故障电弧在电流过零时易于熄灭。如果故障点绝缘恢复速度大于故障相电压恢复速度，电网将恢复正常运行。根据对电容电流补偿程度的不同，消弧线圈补偿方式分为全补偿、欠补偿、过补偿。为了防止线路发生串联谐振，实践中一般采用过补偿方式。在过补偿方式下，故障线路的零序电流幅值很小，甚至是小于健全线路。方向与健全线路也相同，从母线指向线路。对自动跟踪补偿系统，正常运行时全补偿，单相接地故障时，故障线路的零序电流幅值更小，理论上为零。 （2）零序暂态量故障特征 对于暂态过程，由于消弧线圈对于暂态高频电流其电抗非常大，几乎可以认为是开路，因此实际上它不影响暂态电流分量的计算。同时，考虑到消弧线圈正常状态下的电流约等于零，不能发生突变，所以中性点经消弧线圈接地系统的暂态过渡过程与中性点不接地系统近似相同。 由于暂态电感电流的最大值应出现在接地故障发生在相电压经过零值瞬间，而当故障发生在相电压接近于最大值瞬间时，暂态电感电流约等于零。因此，暂态电容电流较暂态电感电流大很多，在同一电网中，不论中性点不接地还是经消弧线圈接地，在相电压接近于最大值时发生故障，其过渡过程是近似相同的。在暂态过程的初始阶段，暂态接地电流特性主要由暂态电容电流所确定；暂态电感电流中的直流分量虽不会改变接地电流首半波的极性，但对其幅值影响较大。 中性点不接地系统馈线上各相暂态电流分量（tcc）的形成与分布特征，tcc是由故障馈线的非故障相提供的自供性tcc和其它非故障馈线提供的相似性tcc组成。经消弧线圈接地系统单相接地故障tcc的分布特征，在故障馈线的故障相中，谐振接地模式下的故障相tcc不仅由本故障馈线非故障相提供的自供性tcc和其它非故障馈线提供的相似性tcc组成，而且还包含了由消弧线圈补偿产生的感性tcc。

2.国内外研究现状分析

目前我国配电网主要采用中性点经消弧线圈接地运行方式,在电网发生单相接地故障时消弧线圈提供感性电流以补偿接地点的工频容性电流,进而加速故障消弧进一步避免电弧重燃事故扩大化的严重后果。但是,随着城乡配电网中电力电缆的使用和非线性负荷的增加,加之配电网运行方式的多样性,导致采用传统消弧线圈的配电网系统单相接地故障时的残流更加严重,加剧了单相接地故障消弧的难度。

2. 研究的基本内容与方案

1.设计的基本内容、目标

为实现非有效接地配电网单相接地故障的有源消弧并简化其控制方法，提出一种基于电流寻优的配电网单相接地故障有源电压消弧方法。该方法利用有源逆变装置向配电网中性点注入可控电流，通过对注入电流幅值及相位的自动寻优，结合闭环控制，实现注入电流幅值和相位的最优化，从而将故障相电压抑制到零，达到消弧目的。仿真分析和实验结果表明，该方法无需测量对地参数，且不受故障接地电阻值的影响，能快速抑制故障相电压，实现配电网接地故障的有效消弧。

2.拟采用的技术方案及措施

3. 研究计划与安排

第一周至第三周：调研10kV配电网单相接地故障特征及电流消弧法研究现状第四周至第七周：研究电流消弧法的关键技术，并确定实现方法第八周至第十一周：建模与仿真，实现电流消弧法第十二周至第十六周：撰写毕业论文，完成结题答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]刘健等编著，配电自动化系统[m]，中国水利水电出版社，2009

[2]要焕年，曹梅月.电力系统谐振接地[m].北京:中国电力出版社，2001.[3]曾祥君，王媛媛，李建，等.基于配电网柔性接地控制的故障消弧与馈线保护新原理[j].中国电机工程学报，2012，32(16):137-143.

[4] 电力系统谐振接地[m]. 中国电力出版社 , 要焕年,曹梅月著, 2000[5] 中压电网系统接地实用技术[m]. 中国电力出版社 , 李润先编著, 2002[6] 配电网消弧与故障定位控制技术的研究[d]. 陈磊.华北电力大学（北京） 2008[7] 陈锐,周丰,翁洪杰,王文,曾祥君.基于双闭环控制的配电网单相接地故障有源消弧方法[j].电力系统自动化,2017,41(05):128-133.