配电网单相接地故障检测技术研究

论文摘要

我国中低压配电网中性点广泛采用小电流接地方式，这种接地方式具有供电可靠性高的优点。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，单相接地故障选线和故障定位问题长期以来没有得到很好地解决，至今许多变电站仍然使用人工拉路方法查找故障线路和目测法寻找故障点。本论文重点研究配电网单相接地故障选线及故障定位问题。 为充分利用故障信息，本文提出用粗糙集理论综合多种单一选线判据，把反映故障稳态分量的判据、暂态分量的判据和利用外加诊断信号的判据有机融合。该方法以信息表和决策表为主要工具。各单一选线判据从原始故障数据中提取出各自需要的故障特征量并离散化。以变电站母线所带出线为研究论域，各单一选线判据为条件属性，离散化的各故障特征量为条件属性值，形成故障信息表，并对其进行论域缩减，利用决策规则形成决策表，从决策表的决策属性中找到综合选线结果。整个过程只需采集到的原始故障数据，不需要先验知识和工作人员的干预，就可以给出选线结果。仿真验证了综合选线的优越性。 本文从现场应用的角度提出了与零序电压和零序电流极性无关的基于零序电流投影值的选线方法。该方法以母线零序电压所在直线为参考轴，所有馈线的基波零序电流在参考轴上投影。对中性点经消弧线圈接地系统和中性点经电阻接地系统，各馈线零序电流向参考轴投影；对于中性点不接地系统，将所有馈线的零序电流旋转90°后，再向参考轴投影。不管零序电压和各馈线零序电流的极性如何，总有故障线路零序电流的投影数值最大。通过仿真验证了该方法的正确性。该选线方法作为综合选线判据中反映故障稳态特征的判据。 根据小波变换后的近似系数以及其提供的时域信息，本文提出了基于零序电流暂态极大值的选线判据。定义了特征时刻和零序电压特征值的概念，在特征时刻故障线路和非故障线路零序电流的符号相反，若所有线路电流的符号都相同，则认为母线故障。对于只有2条出线的系统，可以采用零序电流暂态极大值和零序电压特征值极性比较的方法。本文选用db4小波对原始信号进行4层分解。通过仿真验证了该方法的正确性。该选线方法作为综合选线判据中反映故障暂态特征的判据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 配电网单相接地故障检测技术综述
• 1.2.1 配电网单相接地故障特征
• 1.2.2 配电网单相接地故障选线技术现状
• 1.2.3 配电网单相接地故障定位技术现状
• 1.2.4 小结
• 1.3 本文的主要工作
• 第二章 基于粗糙集理论的配电网单相接地故障综合选线研究
• 2.1 引言
• 2.2 粗糙集理论简介
• 2.3 基于粗糙集理论的综合选线算法研究
• 2.3.1 基于粗糙集理论的综合选线流程
• 2.3.2 故障特征量的提取与离散化
• 2.3.3 故障信息表和决策表的形成
• 2.3.4 故障信息表的约简
• 2.4 决策规则的建立及综合选线判据
• 2.5 仿真分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 综合决策中的选线原理
• 3.1 引言
• 3.2 基于零序电流投影值的选线原理
• 3.2.1 零序电流投影值选线原理的提出
• 3.2.2 零序电流投影值选线原理
• 3.2.3 零序电流投影值选线原理的实现
• 3.2.4 仿真分析
• 3.3 基于零序电流暂态极大值的选线判据
• 3.3.1 暂态过程分析
• 3.3.2 基于零序电流暂态极大值的选线判据
• 3.3.3 仿真分析
• 3.4 基于可辨识矩阵的幅值比较选线判据
• 3.4.1 配电网单相接地故障基本特征与选线原理
• 3.4.2 基于可辨识矩阵的选线方法
• 3.4.3 仿真验证
• 3.5 本章小结
• 第四章 配电网单相接地故障定位研究
• 4.1 引言
• 4.2 基于注入信号法的在线故障定位
• 4.2.1 基于注入信号法的配电网单相接地故障定位原理
• 4.2.2 基于注入信号法的在线故障定位保护
• 4.3 基于配电网自动化的注入法自动故障定位算法
• 4.3.1 概述
• 4.3.2 配电网络拓扑描述
• 4.3.3 基于可辨识矩阵的自动故障定位算法
• 4.3.4 注入信号信息不完备时的故障定位
• 4.4 GSM短信通信模式的注入信号法自动故障定位
• 4.5 基于注入信号法的离线故障定位
• 4.5.1 基于注入法的单相接地故障离线定位方法
• 4.5.2 基于注入信号法的离线故障定位装置的设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 综合型故障选线定位装置的研制
• 5.1 装置的实现方案及构成
• 5.1.1 装置总体结构
• 5.1.2 注入信号主机
• 5.1.3 选线主机
• 5.2 系统工作原理
• 5.3 注入信号电流的探测、采集与处理
• 5.4 本章小结
• 第六章 注入信号法单相接地故障检测原理分析
• 6.1 注入信号法的提出
• 6.1.1 “S”注入法的提出
• 6.1.2 从中性点注入信号法的提出
• 6.2 注入信号源
• 6.3 注入信号的探测
• 6.4 两种注入信号法的性能分析
• 6.5 影响注入信号电流在故障线路中流通的因素
• 6.5.1 过渡电阻对注入信号电流的影响
• 6.5.2 系统中性点接地方式对注入信号电流的影响
• 6.5.3 系统电压等级对注入信号电流的影响
• 6.6 注入信号电流相位初步分析
• 6.7 本章小结
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 攻读博士学位期间的科研情况
• 学位论文评阅及答辩情况表