毕业设计_小电流接地系统故障建模与仿真分析

现代电力系统是非常复杂的系统，很难满足电力科研实验的条件，并且系统的安全运行也不允许进行试验。

所以对电力系统的稳定与故障分析般都利用仿真实验。

软件可以建立小电流接地系统的仿真模型并设置致的仿真参数，进行单项故障实验，具有定的现实意义。

小电流接地系统接地故障的概况本课题的产生背景及研究意义我国电力系统大多采用小电流接地系统即中性点不接地或中性点经消弧线圈接地的运行方式。

配电网单相接地故障是配电网故障中最常见的，发生率最高，占整个电气短路故障的以上。

发生单相接地故障时，由于不构成短路回路，接地短路电流比负荷电流小很多，故障相对地电压降低，非故障两相的相电压升高，线电压依然对称，所以不影响对用户的连续供电，系统可继续运行，可显著提高供电可靠性，同时也提高了对设备和人身安全性，降低了对通讯系统电磁干扰等优点。

单相接地故障多数情况下可以自动熄弧并恢复绝缘，回到正常运行状态。

但是当发生永久性接地故障时，长时间运行可能破坏系统的绝缘，损坏系统中的线路以及电气设备。

为了避免单相接地故障引起两相短路或者更严重的事故，必须尽快的找出故障线路并切除故障。

为快速找到故障线路并切除，提高供电可靠性减少线路损耗，使配电网安全，经济运行。

需要对小电流接地系统单相接地故障进行仿真并分析，准确的检测出故障线路是十分重要的。

但是，故障电流微弱故障电弧不稳定等因素，使单相接地故障的检测十分困难。

目前对接地故障点的判断直没有得到很好的解决。

所以小电流接地系统单相接地故障是制约配电自动化发展的关键问题，也是我们对于电力系统的个重要研究课题。

国外中性点接地方式发展状况为了减少单相接地故障的危害，世界各国都对电力系统接地方式进行了十分广泛的研究，也采取了很多不同的方法。

第次世界大战时期，德国人彼得逊首先提出了经消弧线圈接地的电力系统谐振接地方式，于是当时该国在各种电压等级的电网中性点都采用了中性点经消弧线圈接地方式，电网电压范围为，后因电网中事故较多，世纪年代就不再应用消弧线圈了。

美国在世纪年代中期到年代中期，在电网中，中性点直接接地方式所占比例高达，且发展很快，逐步取代了中性点不接地的运行方式，直延续至今。

英国电网采用中性点经电阻接地方式，对及以下架空线配电网，逐步由中性点直接接地方式改为中性点经消弧线圈接地方式。

年以来，日本电缆和架空线路混合电网直采用中性点不接地方式，随着电缆的增加，为防止接地继电器的误动拒动和中性点位移，采用经低值电阻器接地方式。

年统计，配电网中性点不接地占。

采用电阻接地方式般限制接地电流数值为。

年以来法国城市配电网接地方式采用中性点经电阻或经电抗接地，要求故障线路快速跳闸。

至世纪年代，法国电力公司对配电网中性点接地方式提出了即瞬时间地故障电流应降低到的要求，同时还要求考虑接触电压，跨步电压和对低压设备绝缘危害等问题。

电网对地电容电流小于时，采用中性点经小电阻接地方式电容电流在之间，则在电阻器旁边并联补偿电容器及消弧线圈。

意大利加拿大瑞典日本和美国等在中压电网升压运行后，大部分都采用电网中性点直接接地方式。

国内中性点接地方式发展状况建国初期至上世纪年代，我国完全参照了前苏联的规定，将遗留下来的配电网相继升压至，对电网主要采用中性点不接地或者经消弧线圈接地方式。

上世纪年代中期，部分沿海地区对中性点接地方式问题不够了解，从国外购进了些低绝缘水平的电力电缆，不能直接投入我国配电压运行，于是有些单位开始了试点，引入了中性点经低电阻接地方式。

从年开始，广州部分变电站为了满足电缆较低的绝缘水平，采用了中性点经低电阻接地方式。

随后，我国城市配电网中电缆线路逐渐增多，电容电流相继增大，低电阻接地方式有所发展，深圳根据其配电网电缆不断增加的实际情况，从年开始实施配电网中性点采用低电阻接地方式的工程天津电缆网络很多，过去都是采用中性点经消弧线圈接地方式，现在对电缆网络试行中性点经低电阻接地方式。

苏州工业园区，其配电网采用供电，全部为电缆线路，中性点采用低电阻接地方式运行，自年正式投运至今。

上海在上世纪年代对配电网采用中性点经低电阻接地的运行方式。

世纪年代对过电压保护设计规范进行了修订，在新规程中，配电网中单相接地电容电流大于时，要求中性点经消弧线圈接地。

近年来，我国引进了大量的国外设备，由于各国的接地方式不同，各国设备的设计标准也不致，特别是设备的耐压不同，要使用这些设备，首先必须决定电力系统的接地方式。

因此在对接地方式的选择上引起争论。

有的大城市已局部将配电网中性点不接地方式改为小电阻接地方式，以消除弧光接地过电压的产生，减少异相接地的发生。

有的改为大电阻接地方式，以消除谐振接地过电压的危害。

但大部分仍主张改为经消弧线圈接地方式，补偿系统的电容电流，使得单相弧光接地时，故障点电流减小，降低故障相电压的恢复速度，达到熄弧效果，从而避免了单相瞬时接地故障的路上会引起高频振荡过电压，非故障相的过电压幅值般可达倍相电压，这种过电压是由于系统对地电容上电荷多次不断的积累和重新再分配形成的，是断续的瞬间发生的且幅值较高的过电压，而故障电流中的稳态信息由十分微弱，使得利用稳态信息的检测方法失去了理论基础，从而使故障信息检测分析十分困难。

快速准确的找出故障线路并排除故障，不仅可以提高电力系统供电的可靠性，还可以减少电气设备的损耗延长使用寿命，所以用于故障线路的定位方法零序电流比幅法零序功率方向法五次谐波电流法注入信号法将要着重发展。

致谢这篇论文的完成，标志着我在三峡大学科技学院的学习生涯即将结束。

四年的大学生活转瞬即逝，在这四年当中我不仅学到了丰富的知识还培养了学习能力，还学会了如何跟他人相处更好的适应社会，使我受益终生。

即将离别母校，更觉感激与不舍。

本研究及学位论文是在我的导师翁汉琍老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。

从课题的选择到论文的最终完成，翁老师为人随和热情，治学严谨细心，虽身负教学科研重任，仍多次询问我的研究进程，为我指点迷津。

翁老师丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，让我学到了很多。

感谢李雪华学长，我在毕业设计中遇到问题的时候总会细心的指导讲解，直到我弄懂为止。

学长解决问题是开阔的视野清晰地思路严谨的态度是我以后学习生活的榜样。

感谢我的室友同学。

我们在起度过了很多快乐开心的日子。

在他们的帮助下我顺利的解决了生活中遇到的各种困难。

最后深深的感谢呵护我成长的父母。

每当我遇到困难的时候父母总是第个给我鼓励的人。

回顾多年来走过的路每个脚印都浸满着他们无私的关爱和谆谆教诲年的在外求学之路寄托着父母对我的殷切期望。

他们在精神上和物质上的无私支持坚定了我追求人生理想的信念。

父母的爱是天下最无私的最宽厚的爱。

大恩无以言报惟有以永无止境的奋斗期待将来辉煌的事业让父母为之骄傲。

我亦相信自己能达到目标。

最后向所有关心我的亲人师长和朋友们表示深深的谢意。

参考文献李景禄实用配电网技术中国水利水电出版社，夏道止电力系统分析北京中国电力出版社，张耘川，王昕怡基于的小电流接地系统单相故障仿真分析电气技术，。

秦书硕小电流接地系统故障选线新方法研究昆明理工大学，王晶，翁国庆，张有兵电力系统电力系统仿真与应用陕西电子科技大学出版社，贾清泉非有效接地电网选线保护技术国防工业出版社，杨丽娜，辛雷，辛鹏小电流接地系统故障仿真分析与研究东北电力大学学报李福寿电力系统中性点接地方式电世界邱关源电路高等教育出版社，李景禄，周羽生关于配电网中性点接地方式的探讨电力自动化设备李孟秋，王耀南，王辉，等小电流接地系统单相接地故障点探测方法的研究中国电机工程学报陈慈萱过电压保护原理与运行技术中国电力出版社，何仰赞，温增银电力系统分析华中科技大学出版社，肖白，束洪春，高峰小电流接地系统单相接地故障选线方法综述继电器战祥新基于的小电流接地系统自动选线仿真研究青岛大学，王锡凡，方万良，杜正春现代电力系统分析北京科学出版社，吴天明，谢小竹电力系统仿真与分析国防工业出版社，ó学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的论文是本人在导师的指导下进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

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本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。

不保密。

请在以上相应方框内打作者签名年月日导师签名年月日目录摘要前言小电流接地系统接地故障的概况本课题的产生背景及研究意义国外中性点接地方式发展状况国内中性点接地方式发展状况小电流接地系统单相接地故障分析电力系统中接地方式的分类电力系统中的两种小电流接地系统中性点不接地方式的介绍中性点经消弧线圈接地方式的介绍两种接地方式的综合比较小电流接地系统建模与分析在电力系统中的应用小电流接地系统仿真模型构建系统构建中性点不接地系统的仿真及计算中性点经消弧线圈接地系统的仿真及计算仿真结果与分析中性点不接地系统的仿真结果与分析中性点经消弧线圈接地系统的仿真结果与分析结论和展望主要研究结论研究感想致谢参考文献小电流接地系统故障建模与仿真分析学生指导教师三峡大学科技学院摘要本文简要介绍了电力系统中各种中性点接地方式，对小电流接地系统两种中性点接地方式的基本原理和运行特点进行了分析并综合比较了两者的运行参数。

利用仿真软件分别对小电流接地系统中性点不接地和中性点经消弧线圈接地单相接地故障进行仿真实验，通过设置相同的电气量参数，得到仿真结果以及线路主要参数波形图。

通过分析仿真结果，得到重要结论。

关键词小电流接地系统建模电力系统短路故障零序电流前言电力系统是由发电变电输电配电供电用电设备和技术组成的统整体能够将次能源转换为电能。

发电厂发出电能后，通过各级变电所经高压输电网远距离运送然后经配电网将电能供给用户。

配电网电压等级般为，以上电压等级属于输电网。

配电网在电力系统的各个环节中作为末端直接与用户相联系是电力系统的重要组成部分。

电力系统中性点是指星形连接的发电机或变压器的中性点。

中性点接地方式主要有四种，中性点经小电阻接地方式中性点经高阻接地方式中性点经消弧线圈接地方式和中性点不接地方式。

我国配电网电力系统多属于小电流接地系统，通常采用中性点不接地方式或者中性点经消弧线圈接地方式。

小电流接地系统发生故障时，接地点的故障电流小所以又叫中性点非有效接地系统。

根据电力系统运行部门的故障统计，由于外界因素如雷击大风鸟类等的影响，配电网单相接地故障是配电网故障中最常见的，发生率最高，占整个电气短路故障的以上。

小电流接地系统发生单相接地故障时短路回路阻抗大，接地电流小，所以