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基于暂态功率相关分析的配电网故障定位研究

作　者: 王晓卫
导　师: 田书
学　校: 河南理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 故障定位小电流接地系统暂态零模功率相关系数值比例因子
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

本文从配电网故障定位课题的背景意义出发,探讨了目前国内该课题存在的研究方法以及各自方法的适用性和弊端;在详细分析小电流接地系统单相接地故障特征的基础上,利用克伦贝尔变换得出单相接地故障后的模分量,彻底消除了三相传输线路存在的电磁耦合现象;在此,采用全周相减法提取出零模故障分量,并对数学上的相关分析理论在信号检测中的应用进行了深入的探讨;基于以上的深入分析与探讨,提出了一种利用暂态零模功率的馈线网络接地故障定位新方法:故障位置同侧两检测点的暂态零模功率波形相似,对其进行相关分析,求得的相关系数接近于1;而故障位置两侧两检测点的暂态零模功率初始极性相反,波形差异很大,其相关系数接近于0。通过求取相关系数值与控制主站中事先设置好的阀值进行比较,若该数值大于阀值,则判为健全区段;若小于,则为故障区段。通过求取相关系数最大值,消除了FTU数据采集不同步引起的计算误差。为进一步比较该方法与文献[30]方法的优劣性,引入了相关系数比例因子的概念,用于在单独考虑阀值裕度的大小时,对这两种方法进行综合性能评价,较好地得出了两种方法各自的最佳性能工作区间;另外,通过仿真可得出,在线路末端高阻接地故障时,功率法有较好的表现。最后,在不同电压初相角以及不同过渡电阻的情况下,对小电流接地系统单相接地故障时进行了大量的仿真计算,通过求取的相关系数值可以发现,对于在中性点不接地系统和经消弧线圈接地系统时,本文的方法均能有效地判定出故障区段,且具有较高的可靠性、数据传输量小、工程适用性强。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-19
  1.1 课题的背景意义  11
  1.2 目前的研究现状  11-16
    1.2.1 行波法  11-13
    1.2.2 信号注入法  13
    1.2.3 零序电流法  13-14
    1.2.4 户外故障点探测法  14-15
    1.2.5 阻抗法  15
    1.2.6 人工智能技术应用于配网故障定位  15-16
  1.3 论文的主要工作及创新点  16-19
2 小电流接地系统单相接地故障特征  19-39
  2.1 中性点非有效接地系统定义  19-20
    2.1.1 中性点不接地系统  19
    2.1.2 中性点经消弧线圈接地系统  19-20
  2.2 接地故障稳态分析  20-25
    2.2.1 中性点不接地故障稳态分析  20-23
    2.2.2 中性点经消弧线圈接地故障稳态分析  23-25
  2.3 接地故障暂态分析  25-28
    2.3.1 暂态电容电流  25-26
    2.3.2 暂态电感电流  26-27
    2.3.3 暂态接地电流  27-28
  2.4 故障模量分析  28-34
    2.4.1 相模变换矩阵  30-31
    2.4.2 相电压与模电压、相电流与模电流的关系  31-32
    2.4.3 系统元件的模分量等效值  32
    2.4.4 单相接地故障时模分量等效图  32-34
  2.5 小电流接地故障模分量分析  34-37
    2.5.1 典型模电压、电流波形  34-36
    2.5.2 暂态模分量计算  36-37
  2.6 本章小结  37-39
3 故障分量获取及相关分析数学理论  39-45
  3.1 零模故障分量的获取  39-40
  3.2 相关分析理论基础  40-43
    3.2.1 相关函数的基本概念  40-42
    3.2.2 采样数据的相关概念  42-43
  3.3 本章小结  43-45
4 故障定位方案  45-51
  4.1 暂态功率特征  45-47
  4.2 故障定位方案  47-48
  4.3 沿线设立故障检测装置可行性  48-49
  4.4 信号的同步处理  49-50
  4.5 本章小结  50-51
5 MATLAB 仿真  51-67
  5.1 MATLAB 软件  51
  5.2 MATLAB 模型的建立  51-52
  5.3 采样频率选择  52
  5.4 数据窗长度选择  52-53
  5.5 不同过渡电阻与电压初相角  53
  5.6 仿真结果  53-64
    5.6.1 单相接地电压、电流波形  53-54
    5.6.2 零模电压、电流及功率波形  54-55
    5.6.3 暂态零模电流与功率波形  55-56
    5.6.4 求取相关系数故障定位  56-64
  5.7 本章小结  64-67
6 ATP 仿真  67-81
  6.1ATP 软件  67-68
  6.2 等效负荷中性点不接地  68-75
    6.2.1 负荷中性点不接地仿真计算  69-75
    6.2.2 结果分析一  75
  6.3 等效负荷中性点接地  75-79
    6.3.1 负荷中性点接地仿真计算  77-79
    6.3.2 结果分析二  79
  6.4 本章小结  79-81
7 结论与展望  81-83
  7.1 结论  81-82
  7.2 展望  82-83
附录  83-95
参考文献  95-99
作者简历  99-101
学位论文数据集  101

基于暂态功率相关分析的配电网故障定位研究

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