论文总字数：28940字

摘 要

学号：16012609 学生姓名：王玥

指导教师 卢毅

电能是当今社会最广泛应用的二次能源，与人民生活和社会生产的十分紧密。随着智能电网的提出，电力的输送变得尤为重要。在电能输送的过程中往往伴随着电能损耗，线路故障等问题。在我国经常使用10kV的配电网，当其发生单相接地故障时，虽然存在对地电容，但流过接地点的电流很小，易受噪声干扰，此故障特征会给选线带来很大的困难。至今为止并未研究出一个适用于各种单相接地短路的方法，随着电网自动化水平的提高，这项研究意义重大，并且迫在眉睫。

本文首先就当前已经存在的基于故障时的稳态分量、暂态分量等故障选线的方法进行分析，并讨论了它们的优缺点和适用范围；然后简要介绍了小电流接地系统的分类，以及各种方式的原理和特点，再对单相接地故障的暂态过程中的电流进行详细的分析。

然后利用ATP-EMTP电磁暂态软件建立了小电流接地系统的仿真模型，假设A相发生接地故障进行仿真，然后利用Origin进行数据处理和傅里叶滤波，再结合MATLAB算出线路之间的相关系数，最后改变不同的线路参数进行研究。结果表明该方法对于不同的线路参数的改变能够正确选线，说明本文提出的的方法是可行和可靠的，且具有较强的抗干扰能力。

关键字：小电流接地系统，故障选线，相关分析法，傅里叶滤波，ATP-EMTP

Abstract

Electricity is the most widely used secondary energy in today's society, which is very close to people's lives and social production. With the introduction of the smart grid, power delivery becomes particularly important. In the process of energy transport is often accompanied by power loss, line fault and other issues. Often used in our country of 10kV distribution network, when it is a single-phase ground fault occurs, although the presence of capacitance to ground, but the current flowing through the ground is small, vulnerable to noise, this fault line selection feature will bring very difficulties. So far has not developed a method for a variety of single-phase ground short circuit, with the improvement of network automation level, this study is significant and increasingly urgent.

Firstly, the current existing methods performed on fault line selection of the steady-state component of the fault, and other transient component-based analysis, and discuss their advantages and disadvantages and scope of application; then briefly describes the classification of small current grounding system, as well as principles and characteristics of various methods, and then study the transient process of single-phase ground fault in the current detailed analysis.

The paper use the ATP-EMTP electromagnetic transient simulation software to establish a model of small current grounding system and simulate single phase to ground fault, and then use Origin for data processing and Fourier filter, combined with MATLAB calculates the lines correlation coefficient , finally change different line parameters in the line. The results indicate that the method to select the right line is suitable for different situations, verifying that the proposed method is viable and reliable, and has a strong anti-jamming capability.

Key words: small current grounding system, fault line selection, correlation analysis, Fourier filter, ATP-EMTP

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题的背景和意义 1

1.2国内外现有研究方法 1

1.2.1稳态分量法 1

1.2.2暂态分量法 3

1.2.3其他方法 3

1.3故障选线的难点 4

1.4主要工作 4

1.5本章总结 4

第二章 小电流接地系统单相接地故障分析 5

2.1小电流接地系统 5

2.1.1中性点经消弧线圈接地系统 5

2.1.2中性点不接地系统 5

2.1.3中性点经高阻接地系统 5

2.2单相接地故障的暂态过程分析 6

2.2.1暂态电容电流 6

2.2.2暂态电感电流 7

2.2.3暂态接地电流 7

2.3本章小结 8

第三章 基于相关分析法的选线原理和方法 9

3.1相关分析法 9

3.2傅里叶变化（FFT） 9

3.3基于相关分析法的选线原理 10

3.4基于相关分析法的选线步骤 11

3.5本章小结 12

第四章 基于ATP-EMTP的故障选线仿真及分析 13

4.1单相接地故障系统建模仿真 13

4.2单相接地故障系统选线 14

4.2.1中性点经消弧线圈接地系统 14

4.2.2中性点不接地系统 20

4.2.3中性点经高阻接地系统 27

4.3本章小结 33

第五章 结论和展望 35

5.1结论 35

5.2展望 35

致谢 37

参考文献 38

第一章 绪论

1.1选题的背景和意义

电能是当今社会最广泛应用的二次能源，从1831年电磁感应定律的发现到现代社会复杂庞大的电力系统的建立，电力系统的自动化程度在提高，随之我们提出了智能电网的概念，电网变得复杂，与人民生活和社会生产的关系密不可分。所以为了确保人民的正常生活和社会生产的正常运行，必须提高电力系统的可靠性。为保证可靠性，现在主要采用中性点经消弧线圈接地(也称谐振接地系统) 或者不接地的工作方式，其中小电流接地系统，即中性点非直接接地系统[^[1]-][^[2]]包括经消弧线圈接地系统、不接地系统和经高阻接地系统。

在配电网系统中，单相接地故障概率最高，占总故障的75%以上。由于小电流接地系统发生单相接地故障时，因为对地电容的存在，只产生较小的零序电流而不形成短路回路，且三相线电压依旧对称，不影响负荷供电，因而据规定，在故障发生后小电流接地系统可以继续运行一至两小时，这就是小电流接地系统的优点。但同时电容电流随馈线增加而变大，长时间的带故障运行就容易使故障变成多相短路，使后果更加严重。若此时引起弧光接地，全系统则会产生过电压，损坏设备，且对系统安全运行造成影响，因此需要及时找到并切除故障线路[^[3]-][^[4]][^[5]]。

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