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配电网由于其深入用户侧、拓扑结构复杂、故障多发,因此其自愈能力备受关注。而配电网中常见的故障均与零序回路有着直接联系,为了应对配电网中频发的故障,迫切需要实时且准确地获取线路对地参数。而线路对地电容作为决定系统补偿量的零序回路关键参数,其传统测量方法在模型适用性、试验安全性、操作简便性、测量准确性等方面具有诸多不足。 为提升线路对地电容测量方法的各方面性能,本文通过对国内外研究现状进行总结分析,选取了信号注入法作为研究主体。针对传统信号注入法的不足,提出了计及激磁阻抗频率特性的改进型计算方法和抗干扰能力强的改进型注入方式。考虑到应用当中的一些实际情况,推导了向量、幅值以及相位的计算方法,并最终利用10 kV高压试验平台验证其可行性。本文的主要工作内容如下: ①利用10 kV高压试验平台,以集中参数电容模拟线路对地电容,在常规注入信号频率范围内选取8个频率点,在注入变压器的二次侧注入电流信号并采集相应的端口电压信号,对采集得到的信号进行数字滤波,并提取相应的频率信息量。 ②基于获取的频率信息,考虑三种不同的激磁阻抗模型,采用向量计算方法计算线路对地电容,对比三种几次阻抗模型的优劣,并获取推荐频率范围。 ③基于向量计算结果给出的推荐频率范围选取6组频率组合,利用计及激磁阻抗频率特性的幅值计算方法和相位计算方法计算线路对地电容,对比了两种方法的计算结果,并给出了两种计算方法推荐频率范围和实际应用中需要注意的事项,对工程实际有一定的指导作用。 ④为了深入研究激磁阻抗误差与线路对地电容计算误差之间的联系,首先分析并验证激磁阻抗随外施电压频率和幅值的关系,然后以单一注入信号的向量计算结果为切入点,对激磁阻抗的三类典型误差进行分析,对线路对地电容相对误差随激磁阻抗误差的变化规律进行了分析。 结合以上研究工作得到以下结论: ①计及注入变压器激磁阻抗频率特性的向量算法相比于基于激磁阻抗工频参数的向量算法以及基于激磁阻抗理想模型的向量算法,适用的频率范围更宽,计算结果的相对误差普遍降低。 ②相比于相位计算方法,幅值计算方法由于信号的幅值不容易受外界干扰,因此测量准确度更高,如需采取相位计算方法进行计算,应设计好滤波电路,并加以良好的屏蔽措施以降低外界电磁干扰。 ③三种典型误差分析结果与实际规律相吻合,造成计算结果相对误差随外施电压频率而变化的根本原因是,在频率较低时注入变压器的铁芯处于饱和状态,此时激磁阻抗实际值偏小,且与计算值偏差较大,而在频率较高时线路杂散阻抗增大、线路对地阻抗降低,系统误差和计算误差将大为增加。 通过本文的工作,提出了一种可以应用于实际工程的改进型测量方法,并深入讨论了激磁阻抗的误差类别与计算结果之间的联系。前者可以用于改造实际应用中的线路对地电容测量方法,后者可以为注入变压器的选型提供指导。因此,本论文的研究工作对提升配电网自愈能力和配电网智能化有着极强的工程应用价值。