基于信息融合的配网缆—线混合线路故障区段定位

论文摘要

我国配电系统大多采用小电流接地系统，这种系统在减小单相接地故障电流的同时，其故障检测与定位也成为一个棘手的问题。迄今为止，尽管提出了许多种定位方法，但是由于故障信号自身的特点、目前技术手段的限制以及现场复杂的运行环境，使得任何一种单一定位算法都很难满足实际工程的需要。本文在前人研究的基础上，分析现有定位方法存在的不足，研究新的定位算法，探讨将多种定位算法进行融合，构造综合定位判据，实现单相接地故障的正确定位。在分析了小电流接地系统发生单相接地故障后线路上各处零序电流分布规律的基础上，本文提出了一种新的单相接地故障区段定位方法——“区段零序电流有效值比值法”。根据中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统各自的运行特点，分别选取稳态相位法和并联中电阻法进行改进，使之能够适用于不同的运行方式和线路类型（包括缆-线混合线路）的配网的故障区段定位，并利用Matlab工具箱构建10kV配电网仿真模型，对不同情况下的故障进行仿真，验证了这几种定位新算法的可靠性和可行性。针对单一定位判据存在的可靠性问题，应用模糊理论及信息融合原理，提出基于模糊信息融合的小电流接地系统馈线故障区段定位方法。在拓扑分析的基础上，计算各区段零序电流有效值和区段相位，分别构造几种定位算法的故障测度隶属函数，根据算法的有效域，构造各种定位算法相应的权系数函数，计算各个区段的模糊决策可信度，综合判断故障可能发生的区段。这种算法提高了区段定位的准确率，具有更强的适应性和容错能力。最后，基于面向对象技术，以Delphi为开发平台设计和开发了单相接地故障区段定位软件，实现故障区段的着色、报警。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 故障测距法
• 1.2.1.1 阻抗测距法
• 1.2.1.2 行波测距法
• 1.2.2 信号注入法
• 1.2.2.1 S 注入法
• 1.2.2.2 加信传递函数法
• 1.2.3 监测定位法
• 1.2.3.1 零序电流比幅法
• 1.2.3.2 群体比幅比相法
• 1.2.3.3 五次谐波法[34]
• 1.2.3.4 负序电流法
• 1.2.3.5 能量函数法
• 1.2.3.6 零序导纳法
• 1.2.3.7 区段零序电流有效值法
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 小电流接地系统及单相接地故障分析
• 2.1 中性点接地方式分析
• 2.1.1 中性点不接地方式
• 2.1.1.1 正常运行状态
• 2.1.1.2 单相接地故障
• 2.1.2 中性点经消弧线圈接地方式
• 2.2 小接地电流电网单相接地故障稳态特征
• 2.2.1 NUS 单相接地故障稳态特征
• 2.2.2 NES 单相接地故障稳态特征
• 2.3 小接地电流系统单相接地故障暂态特征分析
• 2.3.1 等效电路
• 2.3.2 暂态电容电流
• 2.3.3 暂态电感电流
• 2.3.4 暂态接地电流
• 2.4 单相接地故障零序网络分析
• 2.4.1 NUS 零序网络分析
• 2.4.2 NES 的零序网络分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 配电网拓扑分析
• 3.1 配电网接线特点
• 3.2 拓扑分析研究现状
• 3.3 配电网络数据结构
• 3.3.1 网基结构矩阵
• 3.3.2 网形结构矩阵
• 3.4 原始拓扑结构的生成
• 3.4.1 基本概念定义
• 3.4.2 原始拓扑结构生成方式
• 3.4.3 面向对象技术概述
• 3.4.4 原始拓扑结构生成步骤
• 3.5 拓扑分析步骤
• 3.6 本章小结
• 第四章 单相接地故障定位算法
• 4.1 NUS 区段零序电流有效值比值法
• 4.1.1 理论分析
• 4.1.2 区段零序电流有效值的计算
• 4.1.3 仿真验证
• 4.1.3.1 线路模型
• 4.1.3.2 模型建立
• 4.1.3.3 仿真结果分析
• 4.2 稳态区段相位比较法
• 4.2.1 稳态区段相位法的理论分析
• 4.2.2 仿真验证
• 4.3 NES 定位新算法
• 4.3.1 区段零序电流有效值比值法
• 4.3.2 中电阻法
• 4.3.2.1 原理分析
• 4.3.2.2 中电阻的选取
• 4.3.3 仿真分析
• 4.3.3.1 仿真模型
• 4.3.3.2 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于信息融合的故障区段定位
• 5.1 引言
• 5.2 信息融合的基础理论
• 5.2.1 信息融合类型
• 5.2.2 信息融合算法
• 5.3 模糊理论在故障区段定位中的应用
• 5.3.1 概述
• 5.3.2 模糊理论的基本思想
• 5.3.3 故障测度隶属函数
• 5.4 中性点不接地系统信息融合定位
• 5.4.1 稳态相角比较法故障测度隶属函数
• 5.4.2 区段零序电流有效值比值法的隶属函数
• 5.4.3 多判据融合
• 5.4.3.1 融合定位判据
• 5.4.3.2 权系数的确定
• 5.5 中性点经消弧线圈接地系统信息融合定位
• 5.5.1 区段零序电流有效值比值法故障测度隶属函数
• 5.5.2 中电阻法的隶属函数
• 5.5.3 模糊综合定位判据
• 5.6 本章小结
• 第六章 单相接地故障定位软件的开发
• 6.1 软件开发环境
• 6.2 馈线自动化系统总体结构
• 6.3 故障定位软件总体结构
• 6.4 图形管理
• 6.4.1 图形编辑
• 6.4.1.1 类定义
• 6.4.1.2 图形绘制
• 6.4.1.3 图数关联
• 6.4.2 图形显示
• 6.4.2.1 源点分布向量
• 6.4.2.2 末梢点分布向量
• 6.4.2.3 节点连接信息
• 6.5 数据库的建立
• 6.5.1 零序电流、零序电压数据表
• 6.5.2 开关、线路、母线信息表
• 6.5.3 基本信息的返回
• 6.6 故障区段定位
• 6.7 本章小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 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
• 个人简历及研究成果