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基于PRONY算法的铁磁谐振和单相接地故障判别的研究

作　者: 王超
导　师: 哈恒旭
学　校: 山东理工大学
专　业: 电气工程
关键词: 铁磁谐振 单相接地 过电压 Prony算法 拟合
分类号: TM864
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


铁磁谐振和单相接地是电力系统两种常见的内部过电压故障。它们都能引起绝缘击穿而导致事故发生,故障后两者的外在表现也非常相似,但处理方法却不尽相同。因此在实际运行中准确区分两种故障,分别采取相应的措施来降低故障可能带来的损失是非常必要的。铁磁谐振的产生是由于非线性电感在受到一定的扰动后,铁芯线圈饱和使得电感值减小,当它与系统中电容组成的共振频率等于电源频率时,会引起电流和电压的明显升高。谐振会在线圈中重复地产生高倍数和长时间流过的大电流,这种循环往复的电流会损坏电力设备,影响电力系统的安全运行。单相接地故障属于不对称短路的一种,故障发生后会使电压升高并超过额定值的15%以上,且它和铁磁谐振故障都会让系统的绝缘检测装置发出接地信号；对于低压配电网来说,单相接地可短时运行一段时间,铁磁谐振则必须马上消除。针对这一情况,本文主要做了以下几方面的工作：1.研究铁磁谐振和单相接地故障的产生机理,以及产生波形的特征。因为铁磁谐振是被激发产生的,其零序电压或电流的高频分量是按指数规律上升的,存在稳定的高频分量；而短路故障的高频暂态分量是由于故障点电压突变导致的,会随着时间的推移而衰减,不存在稳定的高频分量。2.用ATP软件分别对两种故障建模、仿真,重现事故的产生条件和原因,并对仿真得到的波形进行比较。3.分析Prony算法的原理,利用MATLAB软件编写Prony算法对于故障后电压和电流信号中幅值、频率、相角和衰减因子计算的程序,采用指数函数来拟合其表达式中各参数随时间变化的规律,提取零序电压和电流中高频分量的特征。4.用程序调取仿真的数据,研究两种故障情况下零序分量的各个参数随时间衰减的情况,主要是比较衰减因子的变化。通过比较可知,在谐振故障的零序分量中,其衰减因子是大于零的,稳定在某一个值附近,且绝对值较小；而短路后其高频分量的衰减因子是小于零的,是逐渐衰减的,且绝对值较大。5.选取一个典型的配电网模型,分别令其发生铁磁谐振和单相接地故障,运用判据对系统的过电压情况进行判别,验证该判据的正确性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-20
  1.1 课题的研究背景及意义  9-10
  1.2 课题研究现状  10-19
    1.2.1 铁磁谐振的研究现状  10-15
    1.2.2 单相接地的研究现状  15-17
    1.2.3 两种过电压的鉴别  17-19
    1.2.4 本文的研究重点  19
  1.3 本文的研究内容和章节安排  19-20
第二章 铁磁谐振产生的机理及仿真分析  20-34
  2.1 铁磁谐振过电压产生的机理  20-21
  2.2 中性点电位的变化情况  21-23
  2.3 仿真分析  23-26
  2.4 谐振系统各参数间的关系  26-33
    2.4.1 串联谐振的分析  27-30
    2.4.2 并联谐振的分析  30-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章 单相接地故障产生的机理及仿真分析  34-40
  3.1 单相接地过电压的产生  34-38
    3.1.1 谐振接地系统单相接地的零序电压分析  35-37
    3.1.2 谐振接地系统单相接地的零序电流分析  37-38
  3.2 单相接地故障的仿真  38-39
  3.3 本章小结  39-40
第四章 PRONY算法分析  40-49
  4.1 PRONY算法的基本原理  40-45
    4.1.1 暂态信号的离散化数字模型  40-41
    4.1.2 频率和衰减因子的计算  41-43
    4.1.3 幅值和相位的计算  43-44
    4.1.4 扩展的PRONY算法  44-45
  4.2 利用PRONY算法对铁磁谐振故障零序分量的拟合  45-46
  4.3 利用PRONY算法对单相接地故障零序分量的拟合  46-48
  4.4 本章小结  48-49
第五章 仿真验证  49-57
  5.1 模型的建立  49
  5.2 元件参数  49-50
  5.3 仿真分析  50-57
    5.3.1 短时接地故障  51-53
    5.3.2 经小电阻接地故障  53-56
    5.3.3 本章小结  56-57
第六章 结论  57-58
致谢  58-59
参考文献  59-62

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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 > 内过电压
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