交流配电系统继电保护设计与变压器谐波分析开题报告

1. 研究目的与意义

在分布式新能源接入配电网中比较常见的保护是三段式电流保护，保护动作主要是由突然增大的电流而触发的电流保护，由于分布式新能源的接入，改变了配电网的故障性。分布式新能源接入配电网，在发生故障时相当于引入了额外的故障电流和潜在的双向故障电流，分布式新能源具有分流的作用，通过保护装置的电能有可能变大，也有可能变小，可以改变保护装置的范围，对继电保护带来一定的影响。配电网中配电变压器是其重要设备之一，准确的掌握电力变压器运行状态、及时有效的发现变压器潜在性故障，不仅可以指导电力变压器状态检修和运行维护工作，而且能有效的降低电力事故和变压器故障的发生机率。由于电力电子装置采用 PWM 控制方式工作，所产生的谐波不可避免地会进入电网，并可能对电网供电质量产生不利的影响。由于分布式电源大多数都是接入配电网，由于其接入方式的复杂性，给配电网谐波特性的分析和研究带来了很大的挑战。

因此，针对上述问题，本次毕业设计是交流配电系统继电保护设计与变压器谐波分析将结合江苏北部某地区配电网实际参数进行故障分析、继电保护配置与整定计算、解决目前配电变压器存在的故障切除时间较长、继电保护整定难以配合的问题。因此，有必要通过理论分析和仿真计算，对配电网的谐波特性以及配电变压器与谐波的相互影响进行详细的分析。

2. 课题关键问题和重难点

关键问题：

（1）配电变压器进行故障分析及整定计算

配电网相间短路计算的重点在于三相短路，其为对称性短路，用正序阻抗网络即能解决问题。

3. 国内外研究现状（文献综述）

本次毕业设计的主题是“交流配电系统继电保护设计与变压器谐波分析”。为此，对谐振过电压对于继电保护的影响、当前配电网现状与具有的问题、配电系统继电保护关键问题进行了学习与研究。

在中性点不接地配电系统中,由于电磁式电压互感器(pt)励磁电感的非线性特性,在一定条件下容易产生铁磁谐振过电压,严重影响系统的安全运行。以嘉兴电力局斜桥变电所10kv配电网为模型,利用emtp程序对pt高压侧中性点接非线性电阻、串单相pt、经消弧线圈接地、pt开口三角绕组接阻尼电阻或者分频消谐装置等多种消谐措施进行了详细的仿真分析和综合比较,发现中性点串单相pt的方式在消谐能力和全局性方面不如中性点串非线性电阻方式;在非线性电阻消谐方式下,正温度系数(ptc)热敏电阻和三次谐波滤波器可以较好地解决零序电压偏高的问题。此外,还定量研究了采用消弧线圈消谐的有效数值范围,分析了分频消谐装置在实际运行中不能很好消谐的原因,并对其他一些消谐方式的有效性进行了探讨。这项工作可以为电力部门进行铁磁谐振过电压的防治提供较好的参考依据,对提高配电网的供电安全可靠性也有很高的实用价值^[1]。

在中性点不接地系统中,对地电容会与电压互感器中的电感构成l-c回路,在一定的条件下发生谐振;在中性点接地系统中,线路的对地电容也有可能和接地电感构成谐振回路,从而引起铁磁谐振。铁磁谐振会造成过电压和过电流,对系统和电力设备的造成危害。其次,通过实际运行经验结合基本谐振理论,定性分析产生谐振过电压的可能原因,搭建起配电网仿真模型,并在此基础上,研究多条线路的存在对整个系统是否发生铁磁谐振的影响,得出对配电网运行有实际意义的结论^[2]。

4. 研究方案

本设计主要研究交流配电系统继电保护设计与变压器谐波分析，在此基础上，进行分布式电源对配电网继电保护的影响分析，交流配电网络短路计算。最后对变压器进行谐振过电压进行分析和研究。具体方法步骤如下：

（1）前期调研，撰写开题报告

首先明确自己的题目及其任务要求，有规律的去阅读大量的文献资料，其中包括中外的文章。主要阅读内容为交流配电继电保护的短路计算，含分布式电源交流配电继电保护分析，配电变压器的谐振过电压的原因。下载实际诊断案例，按要求撰写开题报告。

5. 工作计划

第1周阅读外文文献，将其翻译成中文并上传系统；了解国内外相关研究成果、相关行业发展进程、当下所面对的问题，以及未来的发展趋势，完成开题报告初稿；第2周修改开题报告，并上传系统；第3周进行含新能源配网短路计算；第4周新型能源对于配电网继电保护影响分析；第5周进行配电变压器保护配置整定；第6周铁磁谐振原理学习，仿真软件学习；第7周配电网谐波产生原理及消除方法学习； 第8周谐波经变压器传变机理研究；第9周配电网谐波仿真模型设计；第10周 完成论文初稿，准备查重；第11周 完成论文查重，进行论文修改；第12周 将所有研究、学习资料整理，交由评阅教师评阅；准备答辩。