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小电流接地故障选线研究

作　者: 蒋群
导　师: 王东云
学　校: 中原工学院
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 小电流接地系统接地选线短时傅立叶变换模态分解 FIR-小波变换
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

小电流接地系统单相接地选线是系统复杂的问题，国内外长期以来都没有很好解决这个问题。小电流接地系统单相接地选线的方法非常多，从利用信号的角度可以分为三大类：一类基于稳态信号选线；二则是基于瞬态信号选线；第三类则是综合前两种方法。由于稳态接地电流微弱，电弧不稳定等原因，利用稳态信号的方法误选率很高，近年来的研究热点主要集中在利用暂态信号来构造选线算法。本文主要讨论各种时频分解技术，如短时傅立叶变换、小波变换及模态分解等技术，以及这些技术如何用于分析短暂突变信号，从而可以分析小电流系统接地瞬间信号特征。同时通过分析短时傅立叶变换、小波变换及模态分解等变换技术的特点，提出了一种新的基于FIR(Finite Impulse Response)-小波变换的设计方法假设。本文首先对国内外小电流系统单相接地故障选线原理和方法进行了归纳、概述和分析；然后，详细介绍了短时傅立叶变换、小波变换及模态分解等时频变换技术，分析了它们的特点和共同之处，并讨论了其在小电流系统选线中的应用，在此基础上假设提出了基于FIR-小波变换的设计方法；最后，探讨了以FPGA(Field-Programmable Gate Array)、ARM(Advanced RISC Machines)、工控机为基础的小电流选线平台的系统设计、硬件设计以及软件设计，其中包括核心部分电路的设计分析，主要部件的选型，核心软件设计思想及各个主要软件部分的具体设计方案等。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1. 绪论  9-13
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 小电流接地故障选线现行的主要方法  10-11
    1.2.1 被动式选线方法  10-11
    1.2.2 主动式选线方法  11
  1.3 小电流接地故障选线存在的问题  11
  1.4 本文的主要研究内容  11-13
2. 小电流接地电网故障分析  13-19
  2.1 稳态分析  13-15
  2.2 暂态分析  15-18
    2.2.1 暂态等值回路  15-16
    2.2.2 暂态电容电流  16-17
    2.2.3 暂态电感电流  17
    2.2.4 暂态接地电流  17-18
  2.3 本章小结  18-19
3. 基于 FIR-小波变换的故障选线设计  19-34
  3.1 相关函数  19
  3.2 傅立叶变换  19-21
    3.2.1 能量谱和功率谱  20
    3.2.2 Wiener-Khintchine 关系式  20-21
  3.3 短时傅立叶变换  21-22
  3.4 小波分析理论  22-26
    3.4.1 连续小波变换  23-25
    3.4.2 小波变换的目标和本质  25-26
  3.5 模态分解技术  26-29
  3.6 选线判据  29-32
  3.7 FIR-小波变换技术  32-33
  3.8 本章小结  33-34
4 小电流接地故障选线装置设计  34-59
  4.1 小电流接地故障选线装置的总体结构  34
  4.2 硬件设计  34-40
    4.2.1 低通抗混叠滤波电路的设计  36-37
    4.2.2 AD 采集芯片的选型  37
    4.2.3 FPGA 系统  37-38
    4.2.4 通信接口  38
    4.2.5 ARM 平台  38-39
    4.2.6 PCM-3590 嵌入式工控机  39-40
  4.3 软件设计  40-54
    4.3.1 程序主结构  40-41
    4.3.2 FPGA 采集及 IO 控制程序  41-42
    4.3.3 STM32 处理器程序设计  42-44
    4.3.4 USB 驱动程序  44-45
    4.3.5 计算机功能实现成动态链接库设计  45
    4.3.6 计算机应用软件设计  45-54
  4.4 最终产品及使用效果  54-58
  4.5 本章小结  58-59
5. 总结与展望  59-60
参考文献  60-63
附录：硕士研究生学习阶段发表论文  63-64
致谢  64-65

小电流接地故障选线研究

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