基于Hilbert-Huang变换的电力系统故障行波定位研究

论文摘要

小电流接地系统在我国中低压配电网中得到了广泛的应用,这一系统在发生单相接地故障后,故障特征不明显,给故障选线和故障测距都带来了一定的困难。单相接地是小电流接地系统的一种主要故障,但多年来其定位问题一直未能得到很好的解决,随着配电网自动化水平的提高,需要采用新的方法提高故障定位的精度和可靠性。本文简单介绍了小电流接地系统的特点,分析了其发生单相接地故障后的暂态特性,并在此基础上研究了利用Hilbert-Huang变换检测行波波头的三端行波测距法,有效提高了测距的精度和可靠性,在故障选线的基础上进一步形成了一个完整的故障定位方法。行波波速的不确定性以及弧垂对电力线路实际距离的扭曲是影响测距精度的重要因素,本文使用的三端行波测距法建立在传统的单端行波测距法和双端行波测距法的基础之上,消除了行波波速和线路弧垂的影响,明显提高了故障测距精度。Hilbert-Huang变换是一种新型的信号分析方法,由于不需要选择基函数,因此在处理暂态突变信号或微弱变化信号方面相比小波有明显的优势,HHT方法良好的自适应性有助于提高信号分析的精度,可以用于检测故障暂态行波,确定波头到达测量端的时刻。本文使用Matlab中的PSB工具箱建立了小电流接地系统的仿真模型,并针对其单相接地故障进行了大量的测距仿真实验。理论分析和仿真实验结果证明,本文提出的方法是有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 科学意义和应用前景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 电力系统故障定位概述
• 1.2.2 电力线路的故障选线
• 1.2.3 电力线路的故障测距
• 1.3 本论文的主要工作
• 第2章 小电流接地系统及其单相接地故障
• 2.1 电力系统中性点的接地方式
• 2.1.1 中性点接地方式分类
• 2.1.2 大电流接地系统
• 2.1.3 小电流接地系统
• 2.2 小电流接地系统的特点
• 2.2.1 小电流接地系统的可靠性
• 2.2.2 小电流接地系统各种接地方式的特点
• 2.3 小电流接地系统及其单相接地故障的暂态特性
• 2.3.1 中性点不接地系统的暂态特性
• 2.3.2 中性点经消弧线圈接地系统的暂态特性
• 2.3.3 中性点经高值电阻接地系统的暂态特性
• 2.4 本章小结
• 第3章 Hilbert-Huang变换
• 3.1 Hilbert-Huang变换概述
• 3.1.1 Hilbert变换
• 3.1.2 固有模态函数
• 3.1.3 经验模态分解方法
• 3.2 Hilbert-Huang变换的特点
• 3.3 Hilbert-Huang变换存在的问题
• 3.3.1 HHT方法的端点效应问题
• 3.3.3 HHT方法的样条拟合问题
• 3.3.3 HHT的模态混叠问题
• 2.2.4 EMD的筛分停止准则问题
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于HHT的行波故障定位方法
• 4.1 电力系统故障测距概述
• 4.2 行波的基本概念
• 4.2.1 行波的产生
• 4.2.2 特性阻抗和行波的波速
• 4.2.3 行波的折射和反射现象
• 4.3 行波测距方法
• 4.3.1 单端法行波故障测距
• 4.3.2 双端法行波故障测距
• 4.3.3 消除波速影响的三端行波法故障测距
• 4.4 Hilbert-Huang变换用于行波测距
• 4.5 本章小节
• 第5章 行波测距仿真及结果分析
• 5.1 Matlab仿真系统简介
• 5.2 仿真模型的建立
• 5.3 中性点经消弧线圈接地系统的故障定位仿真
• 5.3.1 算例1
• 5.3.2 算例2
• 5.3.3 算例3
• 5.3.4 算例4
• 5.3.5 仿真结果分析
• 5.4 中性点不接地系统的故障定位仿真
• 5.4.1 算例1
• 5.4.2 算例2
• 5.4.3 仿真结果分析
• 5.5 中性点经高值电阻接地系统的故障定位仿真
• 5.5.1 算例1
• 5.5.2 算例2
• 5.4.3 仿真结果分析
• 5.6 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介