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小电流接地系统故障选线新方法研究

作　者: 秦书硕
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: 小电流接地系统 单相接地故障 消弧线圈 故障选线 SVD算法 奇异性检测 电弧炉
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


我国配电网普遍采用小电流接地方式,从而避免单相接地故障造成供电中断,提高了供电可靠性。对于小电流接地系统单相接地故障,由于故障电流较小、故障特征微弱而且容易受环境噪声等干扰影响,造成故障线路误判。特别是中性点经消弧线圈接地系统,由于电容性电流被补偿,故障点处的残余电流幅值很小,而且相位发生了改变,因此基于零序电流稳态分量的选线方法不再有效。虽然国内外对小电流接地系统故障选线进行了了大量研究,但一直没有得到很好的解决,这严重阻碍了配电网供电可靠性和自动化水平的提高。随着人们对供电质量要求的提高,小电流接地系统故障选线技术日益受到重视。因此,研究准确可靠的故障选线技术具有十分重要的意义。本文详细分析了小电流接地系统单相接地故障的特性,特别是对中性点经消弧线圈接地系统单相接地故障的暂态过程进行了深入地探讨,研究了不同故障初始角下消弧线圈对故障零序电流的影响情况。小电流接地系统故障暂态电流幅值是稳态电流的几倍甚至几十倍,但持续时间很短而且容易受干扰,籍此,本文利用SVD算法提取零序暂态电流的主成份,避免了随机干扰信号和高频暂态量振荡的影响,很好地体现了暂态电流的主要特征和整体变化趋势。本文利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建了小电流接地系统仿真模型,同时基于电弧炉动态特性微分方程的数值解使用PSCAD/EMTDC的MATLAB接口构造了动态电弧炉仿真模型。在此平台基础上,对消弧线圈的补偿特性、架空线路和电缆线路的故障特性以及电弧炉负荷的非线性进行了仿真分析,提出了一种基于零序暂态电流SVD主成份相关分析的选线方法,并进行了大量仿真,结果表明该选线方法可靠性高、裕度较大以及抗干扰能力强。在研究SVD算法的基础之上,本文还提出了一种基于SVD算法的奇异性信号检测新方法,并将该方法应用于基于零序暂态电流突变方向检测的故障选线技术中,大量仿真表明该方法能够正确地识别零序暂态电流的突变方向,进而可靠地实现故障选线。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 选题的意义  8
  1.2 故障选线方法的研究状况  8-14
  1.3 小电流接地系统故障选线存在的问题  14-15
  1.4 本文主要工作  15-16
第二章 小电流接地系统单相接地故障特性分析  16-27
  2.1 小电流接地系统单相接地故障稳态特性分析  16-22
    2.1.1 中性点不接地系统单相故障的特性分析  16-20
    2.1.2 中性点经消弧线圈接地系统单相故障的特性分析  20-22
  2.2 单相接地故障暂态过程分析  22-26
  2.3 本章小节  26-27
第三章 小电流接地系统单相接地故障电磁暂态建模仿真  27-48
  3.1 PSCAD/EMTDC仿真软件介绍  27-28
  3.2 小电流接地系统仿真模型  28-29
  3.3 电弧炉负荷模型  29-33
    3.3.1 电弧炉数学模型  29-31
    3.3.2 电弧炉建模分析  31-33
  3.4 单相接地故障仿真分析  33-47
    3.4.1 消弧线圈的补偿特性  33-35
    3.4.2 架空线路故障特性  35-39
    3.4.3 电缆线路故障特性  39-43
    3.4.4 电弧炉负荷对单相接地故障的影响  43-47
  3.5 本章小结  47-48
第四章 基于SVD算法的故障选线方法研究  48-77
  4.1 SVD(奇异值分解)简介  48-51
    4.1.1 SVD基本概念  48-49
    4.1.2 SVD算法简介  49-50
    4.1.3 时间序列的吸引子轨迹矩阵构造  50-51
  4.2 基于SVD算法的零序暂态电流主成份相关分析的选线方法  51-64
    4.2.1 基于SVD算法的信号主成分提取  51-54
    4.2.2 随机信号的相关分析  54
    4.2.3 故障选线步骤  54-55
    4.2.4 仿真算例验证  55-64
  4.3 基于SVD算法的零序暂态电流突变方向检测的选线方法  64-76
    4.3.1 奇异性信号简介  64
    4.3.2 基于SVD算法的信号奇异点检测  64-68
    4.3.3 故障选线步骤  68-69
    4.3.4 仿真算例验证  69-76
  4.4 本章小节  76-77
第五章 总结与展望  77-79
  5.1 结论  77-78
  5.2 展望  78-79
参考文献  79-82
谢辞  82-83
攻读硕士期间发表相关论文与申请专利  83

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 高电压技术 > 过电压及其防护 > 过电压保护装置
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