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配电网单相接地故障选线与定位方法的研究

作　者: 吴乐鹏
导　师: 黄纯
学　校: 湖南大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 单相接地故障小电流接地系统故障选线与定位小波短窗能量
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

我国中压配电网多数采用小电流接地（中性点经消弧线圈接地或中性点不接地）运行方式，由于小电流接地系统单相接地故障电流很小、不稳定电弧和其它因素影响等原因，故障选线与定位难题多年未得到有效解决。为了缩短停电时间、减少停电面积、提高供电可靠性和确保电网安全稳定运行，研究高效、准确、可靠的单相接地故障选线方法和故障定位方法迫在眉睫。本文针对配电网单相接地故障选线和定位问题，进行了以下研究工作：首先，介绍了配电网小电流接地系统现有故障选线和定位方法，分析了其优缺点及适用范围，讨论了被动式方法和主动式方法实现中的难点技术问题，并分别对消弧线圈接地系统和中性点不接地系统单相接地故障的暂态零序电流分量和稳态零序电流分量的故障特征进行了分析，确定了选线和定位可提取的故障特征量。其次，提出了两种故障选线方法，即小波能量比较选线法和小波包能量选线法。小波能量比较选线法是利用小波变换的分频特性，对故障后一工频周期零序电流信号进行小波分解，然后求取小波分解后各系数的小波能量，根据故障馈线小波能量最大原理进行选线；小波包能量选线法将各馈线暂态零序电流导入MATLAB，取故障后1/4周期短窗数据并进行小波包分解，计算各子频带暂态能量，定义特征频带为暂态能量最大值所在子频带，对特征频带能量进行改进计算，根据故障线路改进能量最大原理进行选线。最后，提出了基于零模电流短窗能量的故障定位方法。短窗能量定位法首先定义各检测点故障后1/4周期零模电流的平方和为短窗能量，然后求取各检测点短窗能量并进行标幺化，最后通过比较各检测点标幺值确定故障所在位置。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-21
  1.1 研究的背景与意义  9-10
  1.2 小电流接地选线方法的研究现状  10-15
    1.2.1 被动式故障选线方法  10-15
    1.2.2 主动式故障选线方法  15
  1.3 小电流接地定位方法的研究现状  15-18
    1.3.1 被动式故障定位方法  15-17
    1.3.2 主动式故障定位方法  17-18
  1.4 小电流接地故障选线及定位的难点问题  18-19
    1.4.1 小电流接地故障选线的难点问题  18
    1.4.2 小电流接地故障定位的难点问题  18-19
  1.5 本文的主要工作  19-21
第2章小电流接地系统单相接地故障特征分析  21-31
  2.1 小电流接地系统的中性点接地方式  21
    2.1.1 中性点不接地方式  21
    2.1.2 中性点经消弧线圈接地方式  21
  2.2 小电流接地系统稳态特征分析  21-24
  2.3 小电流接地系统暂态特征分析  24-25
  2.4 小电流接地系统模型搭建与仿真  25-30
    2.4.1 PSCAD／EMTDC 简介  25-26
    2.4.2 基于 PSCAD 的仿真模型建立  26-27
    2.4.3 单相接地故障特征仿真  27-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章基于零序电流小波能量比较的选线方法  31-42
  3.1 小波变换基本原理  31-34
    3.1.1 小波函数  31-32
    3.1.2 连续小波变换  32
    3.1.3 离散小波变换  32-33
    3.1.4 多分辨率分析  33-34
  3.2 基于小波能量的选线方法  34-36
    3.2.1 小波基函数的选取  34-35
    3.2.2 小波能量  35
    3.2.3 小波能量比较法选线原理  35-36
  3.3 仿真  36-41
    3.3.1 基于 PSCAD/EMTP 的仿真分析  36-40
    3.3.2 算法适应性分析  40-41
  3.4 本章小结  41-42
第4章基于故障暂态特征信息的小波包能量选线方法  42-56
  4.1 小波包基本原理  42-44
    4.1.1 小波包变换  42-43
    4.1.2 DB 正交小波包的性质  43-44
  4.2 基于小波包能量的选线方法  44-46
    4.2.1 小波包基函数选取  44-45
    4.2.2 基于小波包的故障选线判据  45-46
  4.3 仿真研究  46-55
    4.3.1 仿真验证  46-54
    4.3.2 算法适应性分析  54-55
  4.4 本章小结  55-56
第5章基于暂态零模电流短窗能量的故障定位方法  56-62
  5.1 暂态零模电流特征分析  56-57
    5.1.1 故障点同侧暂态零模电流特征分析  56-57
    5.1.2 故障点两侧暂态零模电流特征分析  57
  5.2 基于短窗能量的故障定位原理  57-58
  5.3 仿真验证  58-61
  5.4 本章小结  61-62
结论与展望  62-64
参考文献  64-70
致谢  70-71
附录 A 攻读学位期间发表的学术论文目录  71-72
附录 B 攻读学位期间参加的科研项目  72-73

配电网单相接地故障选线与定位方法的研究

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