小电流接地系统单相接地故障选线与测距

论文摘要

小电流接地系统单相接地故障测距一直是人们关注和研究的焦点,随着配电网自动化水平的提高,对其研究的迫切性已日益紧迫。小波变换是近年来发展壮大起来的应用数学领域的一个分支,其在电力系统中也得到了广泛的应用。本论文主要研究了小波分析在小电流接地系统单相接地中的应用,利用小波变换这一新兴的信号分析工具,提取故障时的暂态电量信息,构造出了基于小波变换模极大值奇异性检测原理的选线判据。判据以更充分更准确的提取信号奇异性信息为出发点,利用小波对暂态突变信号或微弱变化信号处理上的优势,弥补了以往传统的基于稳态信号分析原理不足,增强了抗干扰能力,具有较高的可靠性和准确性。本文不仅通过Matlab/Simulink仿真了不接地和经消弧线圈接地的选线情况,而且也仿真了小电流接地系统电弧故障选线的情况,这是一个创新点,本文在深入分析电弧接地时故障电压、电流的特点和变化情况的基础上,进行了大量的选线仿真,仿真表明电弧故障时,小波分析方法也能准确地选出故障线路,这对研制高性能的接地保护装置将起到重要的指导作用。本文将行波故障测距原理在小电流接地系统中进行了初步尝试,为消除相邻母线和对端母线对测距结果的影响,提出了利用方向行波作为单端测距的有益补充,利用小波变换为工具,对暂态奇异信号求取模极大值,检测行波波头的到达时刻,实现故障测距;经过实际系统仿真表明:该方法在小电流接地系统中的应用是可行的。为小电流接地系统单相故障测距装置的研制开辟了新的途径,为配电网自动化水平的提高迈出了重要的一步。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 小电流接地系统单相接地故障测距的研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 配电网单相接地故障分析
• 2.1 中性点接地方式概述
• 2.2 中性点不接地系统故障分析
• 2.2.1 故障稳态特征分析
• 2.2.2 故障暂态特征分析
• 2.3 中性点经消弧线圈接地故障分析
• 2.3.1 故障稳态特征分析
• 2.3.2 故障暂态特征分析
• 2.4 通过分析得到的结论
• 2.4.1 稳态故障特征分析结论
• 2.4.2 暂态故障特征分析结论
• 2.5 小电流接地系统仿真建模
• 2.6 本章小结
• 第三章 小波变换理论及在电力系统中的应用
• 3.1 小波变换的数学表达
• 3.2 从信号分析的过程理解小波变换
• 3.3 离散小波变换
• 3.4 MALLAT 算法
• 3.5 小波变换在电力系统中的应用综述
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于小波变换的小电流接地故障选线
• 4.1 小波变换的信号奇异性检测
• 4.1.1 奇异性检测与模极大值
• 4.1.2 信号奇异性检测的小波仿真
• 4.2 故障选线原理
• 4.3 故障选线的具体实现
• 4.3.1 小波函数的选取
• 4.3.2 细节分量重构
• 4.3.3 分析尺度的选择
• 4.4 利用小波变换确定故障时刻
• 4.5 利用小波变换进行选线
• 4.5.1 中性点经消弧线圈接地系统选线仿真
• 4.5.2 中性点不接地系统故障选线仿真
• 4.5.3 母线故障选线仿真
• 4.5.4 电弧故障仿真及其对选线的影响
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于小波变换的配电网单相接地故障行波测距
• 5.1 行波法
• 5.1.1 行波的来源
• 5.1.2 行波的波速与波阻抗
• 5.1.3 行波法分类
• 5.2 行波信号传输特性仿真
• 5.2.1 故障时的行波信号
• 5.2.2 阻抗不连续点波的折射和反射
• 5.2.3 不同类型母线的反射波
• 5.2.4 行波电源对行波大小的影响
• 5.2.5 对端母线反射波的影响
• 5.2.6 相邻母线反射波的影响
• 5.3 暂态行波测距算法
• 5.3.1 各种行波的小波变换模极大值特征
• 5.3.2 相模变换
• 5.3.3 分析行波的小波函数选择
• 5.3.4 基于方向行波的故障测距算法
• 5.4 配电网单相接地故障测距仿真
• 5.5 实际系统方向行波测距验证
• 5.6 小电流接地系统单相接地故障测距装置总体设计
• 5.6.1 系统的总体结构实现
• 5.6.2 故障数据处理的软件实现
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结和展望
• 参考文献
• 附录一 实际仿真系统参数
• 附录二 小电流接地系统单相接地故障仿真模型
• 在读期间发表论文清单
• 致谢