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基于小波变换配电网单相断线故障选线与定位

作 者: 朱玲玲
导 师: 李长凯
学 校: 新疆大学
专 业: 电力系统及其自动化
关键词: 配电网 单相断线故障 故障选线和定位 小波变换 BP神经网络 正序电流暂态分量
分类号: TM862
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
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内容摘要


随着配电网自动化水平的提高,单相断线故障选线和定位日渐成为人们关注和研究的焦点,对其故障特征的研究也日益紧迫。经分析,发生单相断线故障以后,线路中正序电流出现突变,其暂态分量可以作为故障启动判断的标志,并且通过理论推导得出了故障时正序电流暂态分量的大小和相位特点,还大于或等于负序电流分量。经大量数据仿真分析,在故障暂态过程中,故障电流中含有大量丰富的谐波成分,各次谐波在故障期间有突变。基于此,本文利用小波变换这一新兴的信号分析工具,提取故障时的暂态分量信息,构造出了基于小波变换模极大值奇异性检测原理的新型选线判据;并和BP神经网络相结合实现模极大值与故障点位置之间的映射关系,进行故障定位。新判据利用小波对暂态突变信号或微弱变化信号处理上的优势,弥补了以往传统方法基于稳态信号分析原理的不足,增强了抗干扰能力,具有更高的可靠性和准确性。本文理论推导出配电网经消弧线圈接地时三类单相断线故障的零序电压、负序电流、正序电流特点和变化,并仿真了在经消弧线圈接地配电网中三类单相断线故障时所提保护方案的选线情况,这对提高配电网自动化水平具有重要的意义。根据小波变换模极大值和BP神经网络的特点,本文构造出小波神经网络模型,首次提出利用正序电流暂态分量小波变换模极大值和BP神经网络结合,进行故障定位的新方法。并针对10kV配电网进行了ATP和MATLAB仿真和验证,结果表明文中故障选线判据和定位方法是可靠有效的。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 引言  8-14
  1.1 配电网断线故障检测及定位研究的重要意义  8-9
  1.2 配电网断线故障选线与定位研究的发展及现状  9-13
    1.2.1 配电网断线故障选线研究的发展及现状  9-11
    1.2.2 配电网故障定位研究的发展及现状  11-13
  1.3 本论文所做主要工作  13-14
第二章 小波变换理论及在电力系统中的应用  14-28
  2.1 小波变换的数学表达  14-16
  2.2 小波变换与傅立叶变换、短时傅立叶变换比较  16
  2.3 离散小波变换  16-22
    2.3.1 离散小波变换的定义  16-17
    2.3.2 多分辨率分析过程  17-19
    2.3.3 Mallat 算法与正交小波分解与重构的过程  19-21
    2.3.4 dbN 小波简介  21-22
  2.4 基于小波变换的信号奇异性检测  22-26
    2.4.1 小波变换模极大值与突变信号之间的联系  23-25
    2.4.2 小波变换模极大值检测原理  25
    2.4.3 小波变换模极大值在多尺度上表征信号奇异点的性质  25-26
  2.5 小波变换在电力系统中的典型应用  26-27
  2.6 小结  27-28
第三章 基于小波变换配电网断线故障故障选线  28-70
  3.1 小电流接地系统单相断线故障机理  28-33
    3.1.1 线路断线原因  28-29
    3.1.2 配电网的特点  29-30
    3.1.3 配电网的接地方式  30-33
  3.2 单相断线故障分析  33-43
    3.2.1 利用对称分量法分析单相断线不接地故障分析  33-35
    3.2.2 利用对称分量法分析单相断线兼接地故障分析  35-43
  3.3 正序电流差突变量的计算方法  43
  3.4 小波函数的几个重要选择标准  43-44
  3.5 采样频率的确定  44-45
  3.6 分解尺度的选择  45
  3.7 断线故障选线步骤  45-46
  3.8 故障类型判别  46
  3.9 断线故障仿真分析  46-68
    3.9.1 所用软件简介  46-47
    3.9.2 仿真算例  47-68
  3.10 基于小波分析模极大值选线方法的优点和不足  68-69
  3.11 小结  69-70
第四章 基于小波神经网络的故障测距算法  70-81
  4.1 人工神经网络概述  70-72
    4.1.1 人工神经网络的发展及应用  70
    4.1.2 人工神经网络的连接方式和特点  70-72
  4.2 小波神经网络原理概述  72-76
    4.2.1 BP 神经元和BP 网络模型  72-73
    4.2.2 小波神经网络概述  73
    4.2.3 小波神经网络的构造  73-76
  4.3 故障定位仿真  76-80
  4.4 小结  80-81
第五章 结论和展望  81-83
  5.1 本文主要的研究工作及成果  81-82
  5.2 展望  82-83
参考文献  83-87
在读期间发表论文清单  87-88
致谢  88

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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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