热倒母线过程中隔离开关合闸状态的非侵入式检测算法研究

摘要

气体绝缘开关设备（Gas insulated switchgear，GIS）具有占地面积小、结构紧凑、无污染、易维护、运行可靠性高等优点，但由于GIS设备的全封闭设计，操作人员无法直接观察到隔离开关的分合状态，仅能依靠辅助接点的返回信号来判断设备是否分合到位。因此，隔离开关合闸操作后，可能出现监控后台及现场显示合闸成功，但实际触头动作不到位的情况，进而引起电网安全事件，造成巨大的经济损失和严重的社会影响。
　　本文专为解决热倒母线操作过程中的隔离开关合闸可靠性问题，开展了一系列理论研究和方案设计，开展的主要工作包括：
　　（1）对母线转换电流进行了详细建模，提出了基于母线转换电流检测的热倒母线合闸状态判据，该判据不仅能直接应用于新建变电站，也能应用于老变电站的GIS隔离开关改造。
　　（2）由于 GIS设备的封闭特性，老站改造时只能将电流测量单元套装于 GIS设备外壳上，所以测量值是母线导电杆电流和外壳环流之和，为去除GIS外壳感应电流对检测导电杆电流的耦合影响，提出了一种基于回路电流法的GIS外壳环流通用计算模型，并提出了回路间互感参数的计算方法。
　　（3）基于母线转换电流判据和 GIS外壳环流计算模型的分析结果，提出了热倒母线时隔离开关合闸状态的在线检测方案。
　　论文的研究成果可被应用于GIS隔离开关的在线检测，提高热倒母线操作时隔离开关合闸动作的可靠性，避免合闸不成功造成的拉负荷电流事故。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 敞开式AIS隔离开关的检测技术

1.2.2 密闭式GIS隔离开关的检测技术

1.3 本文的主要工作

第二章 母线转换电流的建模与分析

2.1 母线转换电流的计算模型

2.1.1 正常合闸状态下的计算模型

2.1.2 异常合闸状态下的计算模型

2.2 算例研究

2.3 合闸判据整定

2.4 本章小结

第三章 GIS外壳环流的建模与分析

3.1 GIS外壳环流的空芯变压器模型

3.1.1 非连续型GIS的环流通路

3.1.2 相间不连式GIS的空芯变压器模型

3.2 GIS外壳环流的回路电流模型

3.2.1 全连式GIS环流的回路电流模型

3.2.2 算例研究

3.3 外壳环流模型的应用流程

3.4 本章小结

第四章 热倒母线过程隔离开关合闸检测方案

4.1总体设计

4.2 非侵入式电流检测方案

4.2.1 全光纤电流传感技术

4.2.2 罗氏线圈电流传感技术

4.2.3 柔性电流探头

4.2.4 硬件框架设计

4.3 热倒母线流程的改进方案

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

附录A 仿真程序代码

参考文献

致谢