基于小波包原理的小电流接地系统故障选线研究

论文摘要

我国配电网中性点广泛采用小电流接地(包括不接地、经消弧线圈接地和经高电阻接地)方式,以避免线路发生单相接地故障(又称为小电流接地故障)时跳闸造成供电中断。对于小电流接地故障,由于故障电流微弱、电弧不稳定和随机因素影响等原因,接地故障选线比较困难,一直缺乏可靠的故障选线方法和高准确度的小电流接地故障选线装置,严重阻碍了配电网供电可靠性和自动化水平的提高。随着人们对供电可靠性和电能质量要求的提高,小电流接地系统发生单相接地故障时故障线路的选择问题日益受到重视。因此,研究高准确度、高可靠性的自动选线技术和研制相应的自动选线装置,对于提高供电可靠性、减少停电损失和提高配电自动化水平具有重要的意义。针对小电流接地系统中的故障选线问题,本文在了解国内外配电网故障选线研究工作的基础上,分析了现有各种故障选线方法的原理和优缺点,并分别分析了中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障后所出现的稳态和暂态特征,特别是对故障暂态特性以及暂态信息的利用方式进行了深入研究。故障暂态信号是混有噪声的具有奇异性的非平稳高频信号。新兴的小波理论在分析暂态非平稳信号方面优于传统的Fourier分析方法,由于其在时频域中都具有良好的局部化特性故而常用于这类信号中的奇异点检测。进行小波分析时,小波函数的选择非常重要,不同的小波函数具有不同的适用范围和应用领域;同时,小波变换的不同尺度对应信号的不同频段。本文依据故障暂态信号的特点,总结了小波函数和尺度的选择原则,并在对选用的B样条函数和小波函数做出明确定义的同时,归纳总结了其等效滤波器组的推导过程。在深入研究了小波理论和分析了小电流接地系统发生单相接地故障后所出现的暂态特征的基础上,本文提出了利用第一个小波包模极大值的小电流接地选线新方法。该选线方法能够充分利用小电流接地系统发生单相接地故障后各线路的暂态零序电流及小波空间中的高频有效分量,具有很强的抗干扰能力。本文应用MATLAB软件建立了小电流接地系统的仿真模型,对小电流接地系统进行了大量仿真。在仿真实验中,通过对接地点位置、合闸角、接地电阻等参数设置不同值来对故障选线新方法的选线效果进行分析,结果证明了该选线方法的有效性和准确可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 电力系统中性点接地方式概论
• 1.2 小电流接地选线技术研究的意义
• 1.3 小电流接地系统单相接地故障选线技术的现状
• 1.3.1 稳态选线法
• 1.3.2 暂态选线法
• 1.3.3 不利用故障电流的选线方法
• 1.4 国内外对小电流接地选线的研究现状
• 1.4.1 国外研究现状
• 1.4.2 国内研究现状
• 1.5 小电流接地保护存在的主要问题及困难
• 1.5.1 信号（特别是故障稳态电流）故障特征不明显
• 1.5.2 零序电流互感器的影响
• 1.5.3 不稳定故障电弧的影响
• 1.5.4 随机因素的影响
• 1.6 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 小电流接地系统单相接地故障的稳态特征分析
• 2.1.1 中性点不接地系统单相接地故障分析
• 2.1.2 中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障分析
• 2.2 单相接地故障暂态特征分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 用于接地故障选线的小波基
• 3.1 小波分析的基本理论
• 3.1.1 小波的基本定义
• 3.1.2 小波的性质
• 3.1.3 小波的分类
• 3.1.4 多分辨率分析与小波函数的构造
• 3.1.5 小波包变换理论分析
• 3.2 用于故障选线的小波基的选择原则
• 3.2.1 信号奇异性与小波变换模极大值的对应关系
• 3.2.2 用于接地故障选线的小波基的选择原则
• 3.3 本章小结
• 第四章 基于小波包模极大值的小电流接地选线新方法
• 4.1 二进B样条小波变换的等效滤波器实现
• 4.1.1 n次中心B样条的定义
• 4.1.2 由二尺度方程求取小波变换的低通滤波器系数
• 4.1.3 根据尺度函数选择小波函数
• 4.2 基于第一个小波包模极大值的故障选线新算法
• 4.3 本章小结
• 第五章 基于MATLAB的故障选线仿真
• 5.1 MATLAB仿真软件介绍
• 5.2 小电流接地系统建模仿真
• 5.2.1 仿真系统结构及参数
• 5.2.2 MATLAB仿真模型图
• 5.2.3 典型仿真算例
• 5.3 小电流接地系统的故障仿真及选线结果
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 学位论文评阅及答辩情况表