基于Simulink的小电流接地系统故障的研究 任务书+开题报告+中期检查表参考Word格式文档下载.docx
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起止日期
2012年10月12日—2013年5月24日
论文的主要内容与要求
在充分分析小电流接地系统电气特征的基础上，利用Simulink搭建系统模型，
并分析在发生单相接地故障和母线故障时的各种状态。
任务要求：
1、熟悉小接地电流系统的基本原理。
2、对小接地电流系统进行建模分析。
3、对各种单相接地故障和母线故障进行仿真分析研究。
主要参考文献
[1]刘介才，《工厂供电》（第5版），北京机械工业出版社，2009.12.
[2]薛定宇，陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用[M].北京:
清华大学出版社,2002.
论文进度安排
序号
工作任务
1
查阅文献，相关资料
10.10-11.10
6
对仿真结果进行分析
2.1-2.15
2
学习MATLAB软件的仿真
11.11-12.11
7
撰写论文
2.15-4.14
3
学习小接地电流理论
12.12-12.19
8
修改第三稿和定稿
4.15-4.30
4
分析各种故障情况
12.20-1.9
9
完成论文简介和答辩提纲
5.1-5.9
5
对设计电路进行建模仿真
1.10-1.31
10
定稿打印
5.10-5.18
任务接受人（签字）
年月日
任务下达人（签字）
教研室主任（签字）
注：
所有相关表格内的填写内容中文字体为小四号宋体，英文为小四号TimesNewRoman，行距1.25。
学士学位论文（设计）开题报告
学生姓名
所在院系
机电与控制工程学院
所在班级
指导教师
涂老师
学生学号
电气工程及其自动化
开题时间
2013.2.28
导师职称
讲师
文献综述：
目前世界各国配电网大都采用小电流接地系统，可分为中性点经高阻接地系统，中性点不接地系统，中性点经消弧线圈接地系统。
配电网是电力系统的重要组成部分，在电力系统的各环节中作为末端直接与用户相联系。
一方面直接体现对用户的供电可靠性和电能质量；
另一方面，配电网由于电压等级低、缺乏有效的优化运行手段，功率损耗普遍提高，是电力系统经济运行的挖潜大户。
我国3～66kV电力系统大多数采用中性点不接地或经消弧线圈接地的运行方式，即为小电流接地系统。
在小电流接地系统中，单相接地是一种常见的临时性故障，多发生在潮湿，多雨天气。
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，但线电压却依然对称，因而不影响对用户的连续供电，系统可运行1～2h。
因而小电流接地方式可显著提高供电可靠性，同时也具有提高对设备和人身安全性、降低对通讯系统电磁干扰等优点。
1、国内外发展现状
20世纪80年代中期我国城市10kV配电网中，电缆线路增多，电容电流相继增大，而且运行方式经常变化，消弧线圈调整存在困难，当电缆发生单相接地故障时间一长，往往发展成为两相短路。
从1987年开始，广州区庄变电站为了满足较低绝缘水平10kV电缆线路的要求，采用低电阻接地方式。
随后深圳、珠海和北京的一些小区，以及苏州工业园20kV配电网采用了低电阻接地。
90年代上海35kV配电网也全面采用电阻接地方式。
20世纪90年代对过电压保护设计规范（SDJ-79）进行了修订，在新规程中，3～10kV配电网中单相接地电容电流降低为大于10A时，要求装消弧线圈。
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一致，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跳闸，提高系统运行的可靠性。
2、文献综述结论
为快速找到故障线路并予以切除，提高供电可靠性和减少线路损耗，达到配电网的安全，经济运行。
需要建立小电流接地系统单相接地故障的仿真模型并进行仿真和分析，可靠地检测出小电流接地系统故障线路是十分重要的。
但是，故障电流微弱、故障电弧不稳定等原因，也造成了小电流接地系统的单相接地故障比较困难。
目前对接地故障点的判断一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，也是当前电力系统的一个重要研究课题。
3、参考文献
[1]刘介才，《工厂供电》（第5版），北京机械工业出版社，2009.21～27
[2]薛定宇，陈阳泉.基于MATLAB/Simulink的系统仿真技术与应用[M].北京:
清华大学出版社,2002.1～9
[3]于群.MATLAB电力系统建模与仿真[M].机械工业出版社，2011.2～15
[4]束洪春.配电网络故障选线[M].机械工业出版社，2008.32～44
[5]王晶,翁国庆,张有兵.电力系统MATLAB/SIMULINK电力系统仿真与应用[M].陕西电子科技大学出版社，2008.2～7
[6]贾清泉.非有效接地电网选线保护技术[M].国防工业出版社，2008.12～31
[7]要焕年，曹月梅.电力系统谐振接地[M].中国电力出版社，2000.
[8]邱关源.电路[M].高等教育出版社，2006.21～27
[9]陈堂，赵祖康，陈星莺.配电系统及其自动化技术中国电力出版社2003.17～22
[10]邱晓林，肖刚.基于MATLAB的动态模型与系统仿真工具西安交通大学出版社2003.31～45
[11]要焕年.法国电力公司中压电网中性点改用谐振接地方式的实践经验[J].电网技术，1998.
[12]陈慈萱.过电压保护原理与运行技术.中国电力出版社，2002.27～55
[13]何仰赞、温增银.电力系统分析[M].华中科技大学出版社，2006.
[14]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[J].继电器，2001.14～23
[15]李玲,李国庆,王振浩.小电流接地系统Z形接地变压器模型设计[J].吉林电力.2006.21～26
[16]王锡凡,方万良,杜正春.现代电力系统分析[M].北京科学出版社，2003.
[17]吴天明,谢小竹.MATLAB电力系统仿真与分析[M].国防工业出版社，2006.
[18]李光琦.电力系统暂态分析[M].中国电力出版社，2003.
[19]王忠礼，段慧达，高玉峰.MATLAB应用技术—在电气工程与自动化专业中的[M].清华大学出版社，2008.
[20]薛永端,冯祖仁.中性点非直接接地电网单相接地故障暂态特征分析.西安交通大学学报VOL.38NO.2，Feb.2004.13～23
开题报告（正文）：
一、论文题目
二、研究目的和意义
目前世界各国配电网大都采用小电流接地系统，可分为中性点经高阻接地系统，中性点不接地系统，中性点经消弧线圈接地系统。
[1]
但是若发生单相接地故障时电网长期运行，因非故障的两相对地电压升高，可能引起绝缘的薄弱环节被击穿，发展成为相间短路，使事故扩大，影响用户的正常用电，还可能使电压互感器铁心严重饱和，导致电压互感器严重过负荷而烧毁。
同时，长时间带故障运行极易产生弧光接地，引起全系统过电压，进而损坏设备，破坏系统安全运行。
长时间运行会破坏系统的绝缘，对接入系统的线路、配电、变电设备等造成损害。
为防止另一相再接地而引起两相短路，甚至三相短路，因而必须限制一定时间内排除单相故障。
三、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向
配电网接地方式的问题在世界各国是一个很有争议的热点。
为了减少单相接地故障造成的危害，各国采用了不同的方法。
第一次世界大战时期，德国人彼得逊首先提出并发明了消弧线圈，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广泛地采用了经消弧线圈接地方式，电网电压范围为30～220kV，后因220kV电网中事故较多，19世纪60年代就不再应用消弧线圈了。
在柏林市的30kV电网中，共有电缆1400km，其电容电流高达4kA，也采用了经消弧线圈接地方式。
前苏联曾规定3～66kV电网中性点采用经消弧线圈接地方式，莫斯科市配电电缆网络至今仍是中性点经消弧线圈接地的运行方式。
美国在20世纪20年代中期到40年代中期，在22～70kV电网中，中性点直接接地方式所占比例高达72%，且发展很快，逐步取代了中性点不接地的运行方式，一直延续至今。
英国66kV电网中性点采用电阻接地方式，而对33kV及以下由架空线路组成的配电网，中性点逐步由直接接地方式改为中性点经消弧线圈接地方式；
由电缆组成的配电网，仍采用中性点经小电阻接地方式。
1950年以来，日本20kV电缆和架空线路混合电网一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。
1975年统计，11～33kV配电网中性点不接地占2%。
采用电阻接地方式一般限制接地电流数值为100～200A。
东京电力公司所属配电网中，其中性点接地方式为66kV电网分别采用中性点经电阻、电抗和消弧线圈接地；
22kV系统采用中性点经电阻接地方式。
法国电力公司从1962年开始将城市配电网的标称电压定为20kV，其接地方式采用中性点经电阻或经电抗接地，故障线路要求快速跳闸，但不考虑故障发生到故障切除这段时间中的接触电压和跨步电压。
至20世纪80年代，法国电力公司对20kV配电网中性点接地方式提出了新要求，即瞬时间地故障电流应降低到40～50A，同时要求考虑接触电压和跨步电压和对低压设备绝缘危害等问题。
20kV电网对地电容电流小于50A时，采用中性点经小电阻接地方式；
电容电流在50～200A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。
世界各国的配电网中性点在20世纪50年代前后，大都采用不接地或经消弧线圈接地方式；
到60年代以后，有的采用直接接地和低电阻接地方式，有的采用经消弧线圈接地方式。
四、完成毕业设计的办法和预期达到的目标
对电力系统的各种中性点接线方式相关资料掌握，分析小电流接地系统三种不同中性点接线方式的基本原理及其运行特点，并对这些接地方式的运行参数进行了综合比较。
利用MATLAB中的SIMULINK仿真软件包，建立了小电流接地系统的统一模型，通过设置统一的线路参数、仿真参数，对这各种接地方式进行了仿真比较，给出了仿真结果及线路各主要参数的波形图。
最后根据仿真结果，分析多电源供电情况下接地故障对电网的冲击作用，对不同方式接地故障的仿真，用MATLAB中的SIMULINK仿真软件的实现方法，来研究装置的实验实现方法。
五、工作的主要阶段、进度与时间安排
论文进度安排
4.15-4.3
六、参考文献
指导教师意见：
签名：
年月日
指导小组意见：
组长签名年月日
说明
1．学生应在开题报告前，通过调研和资料搜集，在指导教师的指导下，完成开题报告。
2．开题报告分两部分，文献综述和报告正文。
文献综述要6篇以上相关文章阅读量，报告正文（2500字）应包括选题背景、研究目标与任务、拟定方案路线、撰写提纲及实施计划等。
3．开题报告一式三份，一份交院系装入毕业论文档案袋，一份交指导教师，一份学生自存。
湖北师范学院学士学位论文（设计）中期检查表
班级名称
0902班
检查日期
2013.4.8
毕业论文设计工作完成情况
查询了相关文献和资料，学习了Simulink软件相关应用，完成了基于Simulink的小电流接地系统故障的研究概述,对电力系统的各种中性点接线方式相关资料掌握，分析小电流接地系统三种不同中性点接线方式的基本原理及其运行特点，并对这些接地方式的运行参数进行了综合比较.
现存在的问题
未完成利用MATLAB中的SIMULINK仿真软件包，建立了小电流接地系统的统一模型。
没有顺利完成仿真工作。
以至于目前阶段不能分析多电源供电情况下接地故障对电网的冲击作用。
拟采取的措施
加快利用SIMULINK仿真软件包，建立小电流接地系统的统一模型，通过设置统一的线路参数、仿真参数，对这各种接地方式进行了仿真比较，给出了仿真结果及线路各主要参数的波形图。
质量评价
☐优
☐良
☐中
☐差
建议结果
☐表扬
☐通过
☐修改后通过
☐不通过
指导教师意见及建议：
导师（签名）：
指导小组组长（签名）：
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