基于小波分析的小电流接地系统单相接地故障的选线研究

论文摘要

我国中低压配电网广泛采用小电流接地系统,该系统发生单相接地故障的几率最高。由于单相接地后的故障电流较小,故障特征微弱,特别是中性点经消弧线圈接地系统,接地点的残余电流更小,且故障线路的相位发生改变,因而小电流接地系统单相接地故障选线问题虽经多年研究但尚未能很好解决,严重阻碍了供电可靠性和综合自动化水平的提高。论文通过深入地研究小电流接地系统单相接地故障过程,发现故障后暂态过程中包含大量有用的高频特征信息,而具有时频局部性和多分辨率分析的小波理论恰恰能较好地提取该暂态高频特征。利用小波对暂态突变信号和微弱变化信号的优势处理能力,论文构造出基于小波变换模极大值奇异性检测原理的选线判据,弥补了传统的基于稳态分量故障选线方法的不足。论文利用MATLAB 6.5中的SIMULINK 5.0和电力系统工具箱SimPowerSystems,详细叙述了母线带三出线的35KV小电流接地系统仿真模型的构建过程,特别说明了建模仿真中具体细节的处理。将仿真后的波形数据导入MATLAB 6.5中的小波分析工具箱中,选择DB10作为小波基函数,进行四尺度的一维离散小波分解;由中性点电压经过重构后的第一尺度高频细节部分确定接地时刻,由各出线零序电流经过重构后的第四尺度高频细节部分识别出接地线路。最后本文进行了大量典型算例仿真,结果分析表明本文提出的故障选线方法增强了抗干扰能力,具有更高的可靠性和准确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 国内外的研究现状概述
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.3 现有选线方法的原理简介
• 1.3.1 稳态分量法
• 1.3.2 暂态分量法
• 1.3.3 外施影响法
• 1.3.4 其它方法
• 1.4 本文所做工作
• 第二章 单相接地故障特性分析及小波理论
• 2.1 小电流接地系统的中性点接地方式介绍
• 2.1.1 电力系统中性点的接地方式分类
• 2.1.2 小电流接地系统的接地方式简介
• 2.2 小电流接地系统单相接地故障的特性分析
• 2.2.1 小电流接地系统单相接地故障的稳态特性分析
• 2.2.2 小电流接地系统单相接地故障的暂态特性分析
• 2.3 本章小节
• 第三章 小波分析及应用
• 3.1 傅立叶变换和小波分析
• 3.1.1 傅立叶变换
• 3.1.2 小波理论的出现
• 3.1.3 小波分析和傅立叶变换的区别
• 3.2 小波分析基本理论
• 3.2.1 连续小波变换
• 3.2.2 离散小波变换
• 3.2.3 多分辨率分析
• 3.2.4 Mallat 算法
• 3.3 小波分析在电力系统中的应用
• 3.4 小波分析工具箱
• 3.4.1 小波工具箱的功能介绍
• 3.4.2 小波工具箱的使用
• 3.5 本章小节
• 第四章 小电流接地系统的MATLAB 仿真建模
• 4.1 MATLAB/SIMULINK 简介
• 4.2 电力系统工具箱SIMPOWERSYSTEMS 简介
• 4.3 小电流接地系统单相接地的仿真建模
• 4.3.1 中性点不接地系统模型的搭建
• 4.3.2 中性点经消弧线圈接地系统模型的搭建
• 4.4 本章小节
• 第五章 小波选线及仿真
• 5.1 小波选线方案
• 5.1.1 小波选线判据
• 5.1.2 小波函数的确定
• 5.1.3 采样频率的确定
• 5.1.4 分解尺度的确定
• 5.1.5 高频细节的重构
• 5.1.6 边界的处理
• 5.1.7 小波选线流程
• 5.2 小波选线仿真算例分析
• 5.2.1 中性点电压确定接地时刻
• 5.2.2 零序电流确定接地线路
• 5.3 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录A（作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文）
• 附录B（作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目）