配电网故障检测与保护方法研究

发布时间：2017-10-20 22:41

  本文关键词：配电网故障检测与保护方法研究

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【摘要】：配电网的故障检测与保护是保障配电网安全运行、实现配电网自动化不可或缺的组成部分。当前配电网小电流接地故障选线正确率低,高阻接地故障研究尚处于起步阶段。本文研究配电网的故障检测与保护方法,致力解决小电流接地故障选线及高阻故障识别两大技术难题。小电流接地系统发生单相接地故障时,非故障线路的三相暂态电流主要表现为对地电容电流,考虑到系统中存在的电感影响,健全线路中的两相电流差非常小,且波形与自身的暂态零序电流明显的不相关,而故障线路的两相电流差与其暂态零序电流表现出明显的相关性。基于这一特征,提出了基于暂态相关分析的小电流接地故障选线方法。首先,对母线电压进行小波变换,通过三相近似系数比例检测配电网是否发生了单相接地故障并找出故障相;然后,运用相关性分析法比较各条线路的两相电流差与零序电流的相关性正确选出故障线路。采用MATLAB/SIMULINK建立了一典型的10k V配电网模型,并在不同故障线路、接地位置、接地电阻值和故障性质情况下,验证了所提选线方法的正确性和有效性。配电网发生单相高阻接地故障时,由于过渡电阻的高阻值、非线性和时变性,故障电流小且不稳定,频谱成分复杂,难以有效检测。分析了高阻接地故障、低阻接地故障及电容器投入等非故障扰动发生后配电线路零序电流的时频域分布特征,基于故障馈线零序电流的时频域分布与其它馈线的明显差异,提出了基于时频域相关分析的配电网高阻故障检测方法。首先,利用广义S变换对各馈线零序电流进行时频域分析,得到其时间-频率的幅值矩阵,并在此基础上定义时频能量矩阵;其次,对各馈线时频能量矩阵进行相关性分析,选出与其它馈线相关系数最小的故障馈线;最后,对故障馈线各区段的零序电流进行相关分析,确定故障区段。仿真分析表明,在不同故障线路、接地位置和接地电阻值情况下,该方法能可靠、正确地辨识和区分高阻故障、低阻接地故障及电容器投切等造成的扰动,实现配电网高阻接地故障的选线和定位。
【关键词】：配电网 故障检测 继电保护 故障选线 高阻故障 相关分析 小波变换 S变换
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM862;TM732
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 选题背景和意义10-11
• 1.2 配电网故障检测研究现状11-15
• 1.2.1 国外配电网故障检测与保护技术研究现状12-13
• 1.2.2 国内配电网故障检测与保护技术研究现状13-15
• 1.3 本文主要工作及章节安排15-17
• 第2章 配电网单相接地故障特征分析17-28
• 2.1 中性点不接地系统单相接地故障分析17-22
• 2.1.1 中性点不接地系统故障模型17-21
• 2.1.2 中性点不接地系统故障特征21-22
• 2.2 中性点经消弧线圈接地配电网分析22-24
• 2.2.1 中性点经消弧线圈接地系统故障模型22-23
• 2.2.2 中性点经消弧线圈接地系统故障特征23-24
• 2.3 中性点经小电阻单相接地系统接地故障分析24-27
• 2.3.1 小电阻接地系统稳态分析24-26
• 2.3.2 小电阻接地系统故障特点26-27
• 2.4 小结27-28
• 第3章 基于暂态相关分析的小电流接地故障选线方法28-45
• 3.1 小波变换和相关分析原理28-33
• 3.1.1 小波变换原理28-30
• 3.1.2 数字信号相关分析原理30-33
• 3.2 基于两相电流差的配电网单相接地故障选线原理33-38
• 3.2.1 配电网故障特征提取33-34
• 3.2.2 小电流接地系统两相电流差选线判据34-36
• 3.2.3 故障选线流程36-38
• 3.3 配电网建模与仿真验证38-44
• 3.3.1 配电网模型建立38-40
• 3.3.2 算法仿真验证40-43
• 3.3.3 抗干扰能力43-44
• 3.4 小结44-45
• 第4章 采用时频域相关分析的配电网高阻故障识别45-65
• 4.1 配电网高阻故障原理分析45-46
• 4.2 高阻故障特征分析46-49
• 4.2.1 高阻接地故障时域分析46-47
• 4.2.2 高阻接地故障频域分析47-48
• 4.2.3 高阻接地故障时频检测48-49
• 4.3 广义S变换和相关分析法49-50
• 4.3.1 广义S变换原理49-50
• 4.3.2 相关分析原理50
• 4.4 时频域相关分析故障检测50-52
• 4.5 高阻接地故障建模52-56
• 4.5.1 配电网网络模型52-53
• 4.5.2 高阻故障模型建模53-56
• 4.6 算法验证56-63
• 4.6.1 高阻接地故障检测57-59
• 4.6.2 低阻故障检测59-63
• 4.6.3 电容器投切扰动识别63
• 4.7 小结63-65
• 结论与展望65-68
• 参考文献68-73
• 致谢73-74
• 附录A 攻读学位期间所获成果74-75
• 附录B 攻读学位期间参加的科研项目75

【参考文献】

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1 戴栩生;黄纯;叶倩;汪l，

本文编号：1069824