基于暂态特征自适应的小电流接地系统故障选线

论文摘要

我国中低压配电网广泛采用中性点非有效接地方式以提高供电可靠性，但发生单相接地故障后，由于故障电流微弱、电弧不稳定等原因，单相接地故障选线问题一直未能得到有效解决，至今许多变电站仍通过人工拉路法查找故障线路。本文系统讨论了目前国内外各种故障选线算法的基本原理和优缺点，从时域分析了小电流接地系统在发生单相接地故障后出现的稳态和暂态特征，并以目前广泛采用的缆-线混联线路为研究对象，深入讨论了不同结构馈线的暂态频域特征，确定了不同馈线结构系统选定频段（SFB）的计算方法，论证了在SFB范围内故障线路和非故障线路的暂态零序电流极性相反，并指出由暂态频域所得的SFB特性亦适用于稳态过程。在此基础上，本文提出了借助小波包良好的分频特性，综合利用暂态信号的时域特征和频域特征，依据不同运行方式和不同故障条件下表现的不同故障特征，基于现有判据的优缺点，分别设计具有更高针对性和适应度的判据的故障选线新算法。并分析了该算法中需处理的几个关键问题，包括：小波包函数的选取、小波包分解重构中存在的频率混叠和频带错位的处理、采样频率的确定、小波包分解尺度的确定、数据边界的处理、数据窗的选择以及选线算法启动量的确定，有效提高了算法的可靠性。利用Matlab的PSB工具箱搭建了小电流接地系统仿真模型，对各种故障条件进行了大量的仿真实验，结果表明：本文提出的选线方法受故障点位置、故障时刻、接地电阻大小等因素影响较小，具有可靠性高、抗干扰能力强的特点，适用于中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统。该方法具有重要的理论意义和一定的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 小电流接地系统单相接地故障选线研究状况
• 1.2.1 利用故障参数的选线方法
• 1.2.1.1 故障电流稳态分量法
• 1.2.1.2 故障电流暂态分量法
• 1.2.1.3 基于现代信号处理技术的故障选线算法
• 1.2.2 外加诊断信号法
• 1.3 单相接地故障选线存在的问题
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 小电流接地系统单相接地故障特征分析
• 2.1 稳态过程分析
• 2.1.1 中性点不接地系统
• 2.1.2 中性点经消弧线圈接地系统
• 2.2 暂态过程分析
• 2.2.1 暂态过程时域特征
• 2.2.2 暂态过程频率特征
• 2.2.2.1 基于线路分布参数的故障模量模型
• 2.2.2.2 小电流接地零序网络暂态相频特性分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 暂态特征自适应的小电流接地故障选线
• 3.1 小波分析基本理论
• 3.1.1 小波变换
• 3.1.1.1 连续小波变换
• 3.1.1.2 离散小波变换
• 3.1.1.3 二进小波变换
• 3.1.2 小波的分解与重构
• 3.1.3 小波包变换理论分析
• 3.1.4 小波混叠现象
• 3.1.4.1 小波混叠的物理本质
• 3.1.4.2 小波包快速算法的频率混叠
• 3.1.4.3 抗混叠措施
• 3.1.4.4 小波变换用于信号的奇异性检测原理
• 3.2 基于小波包分析的故障选线方法
• 3.2.1 选线原理
• 3.2.2 具体选线方案
• 3.2.2.1 中性点不接地系统选线方案
• 3.2.2.2 谐振接地系统选线方案
• 3.2.3 小波函数的选取
• 3.2.4 采样频率的选择
• 3.2.5 小波数据窗的选择
• 3.2.6 边界的处理
• 3.2.7 分解尺度的选择
• 3.2.8 故障选线启动量的选择
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于 MATLAB 的故障选线仿真分析
• 4.1 MATLAB 仿真软件介绍
• 4.2 仿真模型的搭建与计算
• 4.3 仿真实例分析
• 4.3.1 中性点不接地系统
• 4.3.1.1 单相接地故障发生于相电压过峰值
• 4.3.1.2 单相接地故障发生于相电压过零点
• 4.3.2 中性点经消弧线圈接地系统
• 4.3.2.1 故障发生时刻的影响
• 4.3.2.2 接地电阻的影响
• 4.3.3 其它故障条件的仿真
• 4.3.3.1 间歇性电弧故障
• 4.3.3.2 补偿度的影响
• 4.3.3.3 不同故障位置的影响
• 4.3.3.4 不同故障线路的影响
• 4.3.3.5 配电网馈线数的影响
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A
• 附录 B
• 附录 C
• 附录 D
• 附录 E
• 附录 F
• 附录 G
• 附录 H
• 附录 I
• 附录 J
• 附录 K
• 附录 L
• 附录 M
• 附录 N
• 附录 O
• 附录 P
• 个人简历及研究成果