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基于SVM的配电网故障选线与测距

作　者: 夏琦
导　师: 束洪春
学　校: 昆明理工大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 谐振接地系统特征能量谱 S变换支持向量机
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

在我国,配电网的框架大都是有电力电缆和架空线路组成的缆-线混合网络。随着城市电力系统的发展,电力电缆的大量使用,分布电容也随之增大,导致接地电容电流大大超过运行规程规定,为了能瞬时地自行熄灭接地电弧,我国的配电网采用了中性点经消弧线圈接地的运行方式,也就是我们常说的谐振接地。当电压等级相对较低的配网发生单相接地故障时,由于其故障信号微弱和配电网自身结构的复杂性,使得配电网的故障选线和测距很难达到理想的效果。针对这一现状,本文首先对谐振接地系统发生故障后的零序电流特征做了重点的分析,从能量的角度出发,利用S变换提取线路的特征能量作为输入样本,并运用支持向量机强大的分类和拟合功能,提出了基于支持向量机的能量法故障选线和测距的方法。本文做的主要工作如下：(1)利用MATLAB建立谐振接地系统仿真模型,该模型中包括了架空线、缆-线混合线和电缆三种线路。并对此系统的各种故障情况进行了全面的仿真,对比分析了不同故障情况的零序电流的波形图,为本文提出的选线和测距方法提供了实验依据。(2)通过对谐振接地系统单相接地故障进行仿真,得到暂态零序电压、电流值,记录各条线路故障后四分之一周波零序电流。运用S变换良好的时频分析和特征提取特性,对记录的各线路零序电流进行S变换,取特征频率点的S变换矩阵元素的平方和作为特征能量谱,以各线路的S变换能量作为样本属性,其对应的故障线路作为标签。为了得到更好的泛化能力,将样本属性归一化处理后输入到支持向量机中进行模型训练,通过参数优化等得到配电网故障选线支持向量机模型。(3)对谐振接地系统的不同线路、不同故障位置、不同过渡电阻和不同初相角情况下的单相接地故障进行大量仿真,并提取故障线路能量谱进行分析。经仿真分析表明,在故障线路上能量最大的前4个频率点均分布在频率较低处,其能量衰减速度最慢,最能体现故障特征。将各故障线路上能量最大的前4个频率点的能量平方和作为特征样本输入到故障定位支持向量回归机中进行训练,得到故障定位模型。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-16
  1.1 选题意义  8-9
  1.2 故障选线技术发展及现状  9-13
    1.2.1 基于故障电流稳态分量的选线方法  9-11
    1.2.2 基于故障电流暂态分量的选线方法  11-12
    1.2.3 外施影响法  12
    1.2.4 故障选线融合方法  12-13
  1.3 故障测距技术发展及现状  13-15
    1.3.1 故障测距法  13-14
    1.3.2 信号注入法  14-15
    1.3.3 户外故障点探测法  15
  1.4 主要研究内容  15-16
第二章小电流接地系统运行分析  16-30
  2.1 电力系统中性点接地方式简介  16-19
    2.1.1 中性点接地方式的发展历程  16-17
    2.1.2 几个相关的概念  17-18
    2.1.3 中性点接地方式的划分标准  18-19
  2.2 小电流接地系统单相接地故障电流稳态分析  19-23
    2.2.1 不接地电网单相接地故障电流稳态分析  19-22
    2.2.2 经高阻接地电网电流稳态分析  22-23
  2.3 谐振接地系统单相接地故障电流稳态分析  23-24
  2.4 谐振接地系统单相接地故障暂态分析  24-29
    2.4.1 等值回路  24-25
    2.4.2 电容电流暂态特性分析  25-26
    2.4.3 电感电流暂态特性分析  26-27
    2.4.4 接地电流暂态特性分析  27-29
  2.5 本章小结  29-30
第三章 S变换理论  30-36
  3.1 S变换简介  30
  3.2 S变换(S Tranform)基本理论  30-33
  3.3 S变换的性质  33-35
  3.4 本章小结  35-36
第四章谐振接地系统单相接地仿真分析  36-42
  4.1 引言  36
  4.2 线缆混合电网仿真模型  36-38
  4.3 仿真分析  38-41
  4.4 本章小结  41-42
第五章基于SVM的能量法选线  42-56
  5.1 引言  42
  5.2 支持向量机的基本理论  42-47
    5.2.1 关于支持向量机的几个概念  42-43
    5.2.2 核函数  43
    5.2.3 SVM解决分类问题原理  43-47
  5.3 SVM模型的建立  47-48
  5.4 S变换能量样本属性的提取  48-50
  5.5 支持向量机的训练和测试  50-54
    5.5.1 样本数据的归一化  50-51
    5.5.2 支持向量机的训练  51-54
  5.6 本章小结  54-56
第六章基于SVM的能量法测距  56-68
  6.1 引言  56
  6.2 SVM的线性函数拟合原理  56-58
  6.3 SVM的非线性函数拟合原理  58-59
  6.4 支持向量机回归的特性分析  59-60
  6.5 特征能量的提取  60-62
  6.6 支持向量机回归仿真  62-66
  6.7 本章小结  66-68
第七章结论  68-70
致谢  70-72
参考文献  72-76
附录—攻读硕士期间发表的论文  76

基于SVM的配电网故障选线与测距

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