基于PSCAD的小電流接地故障仿真分析平臺研究.pdf

1、小電流接地選線是配電網(wǎng)繼電保護(hù)領(lǐng)域長期關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和電壓等級的逐步提高，配電網(wǎng)的電容電流進(jìn)一步增大，對非故障相的絕緣提出了更高的要求。因此及時(shí)準(zhǔn)確的選出故障線路對于配電網(wǎng)的安全運(yùn)行具有重要意義。建立方便實(shí)用的小電流接地選線平臺，有利于提高研究效率，便于檢驗(yàn)設(shè)計(jì)結(jié)果，為研究小電流接地選線提供了一個(gè)更加規(guī)范的仿真分析平臺。因此，本文以電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD/EMTDC和控制電路為基礎(chǔ)，開發(fā)了一套可靠性高、靈活

2、性強(qiáng)、操作方便的小電流接地故障選線仿真分析平臺，并分析了選線的準(zhǔn)確性。本文主要做了如下工作：
　　1.分析小電流接地系統(tǒng)單相接地故障特性。首先對小電流接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障后的暫態(tài)過程和穩(wěn)態(tài)過程進(jìn)行詳細(xì)分析，總結(jié)小電流系統(tǒng)單相接地故障特性，為小電流接地系統(tǒng)故障選線奠定理論基礎(chǔ)；其次，理論分析故障電流信號大小、不平衡電流的干擾、間歇性電弧對小電流接地選線準(zhǔn)確性的影響。最后根據(jù)以上分析確定配電網(wǎng)故障選線平臺的基本理論方法。
　

3、　2.基于電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD/EMTDC搭建小電流接地故障仿真分析平臺。本仿真平臺以110/10kV系統(tǒng)為例，采用單母分段的接線方式，變壓器為Y-Δ接線，可實(shí)現(xiàn)3條架空線和3條電纜線路分裂運(yùn)行。分別對變壓器模塊、架空線模塊、電纜模塊、接地變模塊、斷路器模塊、故障模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。由于變壓器三角形側(cè)無法引出中性點(diǎn)，在此通過接地變實(shí)現(xiàn)中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈的接地方式。本平臺具有更改電壓等級、系統(tǒng)接線方式、系統(tǒng)參數(shù)、中性點(diǎn)接地方式以及自定義

4、功能。根據(jù)新的選線方法可以新建自定義元件，方便日后平臺的擴(kuò)建。
　　3.本仿真平臺采用了零序電流比幅值法、零序基波比幅比相法和極性比較選線方法，分別從幅值、相位、極性三個(gè)方面設(shè)計(jì)控制電路的判據(jù)，并對各個(gè)控制模塊進(jìn)行封裝建模。其中幅值模塊和相位模塊各含有兩個(gè)控制電路，極性模塊含有一個(gè)控制電路。每個(gè)控制電路模塊分別進(jìn)行選線實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)判斷幅值大小、相位方向和極性正負(fù)的功能，故障線路自動(dòng)輸出高電平，非故障線路輸出低電平。
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5、.對每個(gè)運(yùn)算電路模塊選線結(jié)果分別在中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)和中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)中進(jìn)行仿真分析；針對電纜和架空線兩種線路類型分別從故障距離母線位置、故障初始角和過渡電阻三個(gè)方面進(jìn)行仿真分析；對幅值選線和相位選線進(jìn)行穩(wěn)態(tài)方面的仿真分析，對極性選線進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)方面的仿真分析，從多個(gè)角度驗(yàn)證平臺選線正確性。
　　本平臺的建立更加側(cè)重于對小電流接地選線的研究，為科研人員提供了一個(gè)選線仿真應(yīng)用的工具，對不同故障情況下的仿真結(jié)果研究提供了仿真數(shù)