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摘 要

在我国配电网系统中，一般都使用小电流接地系统，而在配电网发生的故障类型中，单相接地故障占总数的80%。当配电网发生单相接地故障时，能够快速定位到故障位置，对处理故障，减少人员伤亡，缩减区域的范围停电，及时恢复供电，保证配电网供电的可靠性和稳定性有着重大的意义^[1]。

本文主要对配电网单相接地故障定位技术进行研究与分析。首先从研究现状、现有的定位方法、以及存在的问题进行阐述。接着对单相接地故障特征进行分析，从稳态和暂态两方面进行说明。在稳态分析中，根据中性点接地方式的不同，从不接地和经消弧线圈接地这两方面说明；在暂态分析中，主要介绍了电流方面的特性。再从暂态零序电流方面进行研究，通过研究近似熵算法，找到了一种基于近似熵的故障定位方法，最后通过在MATLAB/Simulink的仿真系统中，对10kV经消弧线圈接地系统进行仿真分析，验证了近似熵算法的故障定位方法的可行性。

关键词：配电网;小电流接地系统;单相接地故障;暂态零模电流;近似熵算法

Research on Grounding Fault Location Technology

in Distribution Network

Abstract

The distribution network system of our country generally adopts the small current grounding system.In the type of fault that occurs in the distribution network,Single-phase grounding fault accounted for 80%.When the single-phase grounding fault occurs in the distribution network,it can quickly located the fault location,which is of great significance to deal with the fault,reduce casualties,reduce the regional unit power failure,timely restore power supply,and ensure the reliability and stability of the distribution box power supply network.

In this paper,the single-phase grounding fault location technology of distribution network is studied and analyzed.First from the research status,positioning methods,as well as the existing problems are described.Then the characteristics of single-phase grounding fault are analyzed from the steady-state and transient aspects.In the steady-state analysis,according to the different grounding mode of neutral point,ungrounded and through the arc suppression coil are explained;In the transient analysis,the characteristics of current are mainly introduced.Then form the transient zero sequence current aspect,through study of approximate entropy algorithm,find a fault location method.Finally,in the Matlab/Simulink simulation system,The 10 kV earthing system via arc suppression coil is simulated and analyzed,the feasibility of the approximate entropy algorithm is verified.

Keywords:Power Distribution Network,Small Current Grounding System,Single-phase Grounding fault,Transient Zero Sequence Current,Approximate Entropy

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引 言 1

1.1 课题的研究背景及意义 1

1.2 小电流接地系统故障定位研究现状 1

1.2.1 国内外研究现状 1

1.2.2 故障定位方法研究 1

1.3 本文的主要研究工作 3

第二章 配电网单相接地故障分析 4

2.1 单相接地故障稳态分析 4

2.1.1 中性点不接地系统 4

2.1.2 中性点经消弧线圈接地系统 6

2.2 单相接地故障暂态分析 6

2.2.1 暂态电容电流 7

2.2.2 暂态电感电流 8

2.2.3 暂态接地电流 9

第三章 基于近似嫡的小电流接地故障定位方法 10

3.1. 暂态零模电流特征分析 10

3.2 近似熵算法的提出和介绍 11

3.3 近似熵法故障定位原理 12

第四章 仿真分析 14

4.1 10kV系统配电网单相接地故障定位仿真 14

4.1.1系统的各个模块介绍以及流程介绍 14

4.2. 仿真分析 17

4.2.1 算例分析一 17

4.2.2 算例分析二 19

4.3 仿真分析小结 21

第五章 结束语 22

致谢 23

参考文献 24

第一章 引 言

1.1 课题的研究背景及意义

近年来，国家城镇化的飞速发展，电力系统行业也有了很大的改变，尤其在配电网行业，不仅连接用户的数量越来越多，其结构也愈加复杂，各个区域、行业之间的联系也变得更加紧密。在电力系统种，配电网是直接面向电力用户的环节，其运行状态关系着系统的供电质量。在配电网线路上发生故障后，快速、精准的确定出故障位置，对后续故障的处理以及更早恢复供电有很大帮助，也有助于配电网的安全稳定运行。

在电力系统，中性点接地方式可分为两种，分别是中性点有效接地系统（也称大电流接地系统）和中性点非有效接地系统（也称小电流接地系统）^[2]。我国大部分的配电网系统都是小电流接地系统，其接地方式主要分为中性点不接地、中性点经消弧线圈接地。通过数据显示，在小电流接地系统所有的故障类型中，单相接地短路故障发生概率最大，约占故障总数的80%^[3]。当小电流接地系统发生单相接地故障时，故障电流与各支路的对地电容能够形成小电流回路，此时系统的线电压大小和相位保持不变，系统仍可以对负荷供电。但是配电网规模变大，线路长度增长，引起系统对地电容电流的增大，长时间带故障运行，会导致电弧难媳灭，最终形成稳定性电弧或间歇性电弧。而稳定性电弧可能会引起其他短路故障或烧坏电气设备，大大降低系统运行的稳定性^[4]。所以，对配电网接地故障的定位技术研究，对确定故障位置，提供配电网供电的可靠性，减少事故发生有很大的意义。

1.2 小电流接地系统故障定位研究现状

1.2.1 国内外研究现状

不难了解到，国内外的众多学者对小电流接地系统的单相接地故障定位技术，都进行了很多的理论研究和仿真分析。通过查阅文献资料，我们可以得知：故障定位技术可以大致分为故障选线、区段定位和故障测距这三个方面。故障选线的工作主要是在发生故障后，从多条支路线上寻找确定故障路线，再对此路线进行隔离处理；区段定位主要确定故障的范围，目的时隔离这段区域以及恢复其他区域的供电；故障测距则是通过各种算法来计算故障点的具体位置，减少人工巡查故障点的工作量。

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