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接地网建模及故障诊断方法

作　者: 贺浩
导　师: 彭敏放
学　校: 湖南大学
专　业: 电气工程
关键词: 接地网故障诊断仿真模型高频激励小波包分析
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

接地是指电力电讯中的某个节点或者电气设备的某些导电部分与大地之间形成的一种电气连接，是传导电流的一个通道，可以保障电气连接处的电位维持在某一特定的允许范围内。接地网作为发变电站中重要组成部分是维持电力系统安全可靠运行、保障运行人员和电气设备安全的根本保障和重要措施，其接地性能一直都受到国内外电力工作人员的广泛关注。由于构成接地网的导体埋在地下，常会由于施工时焊接不良及漏焊、土壤的腐蚀、接地短路、电流电动力作用等原因，导致接地网导体及接地引线腐蚀，甚至断裂，从而引起接地网的电气连接性能恶化。因此，开展接地网故障诊断研究具有重要意义。本文以发变电站接地网故障诊断为研究对象，在分析了接地网网格导体发生故障时的各种故障特征以及已有的故障诊断方法的基础上，提出了考虑电感、电容的接地网参数可变模型；采取小波变换和神经网络相结合，提出了接地网故障特征提取和故障识别策略及其实现方法，从而提高了接地网故障诊断的准确性和可靠性。论文主要包括了以下几个方面的工作：以EMTP电磁仿真软件作为平台，建立了由电阻、电感、电容构成的传输线路参数模型。该模型的拓扑结构和参数可以根据实际计算需要进行配置，为接地网故障诊断研究提供了有效的仿真数据支持。仿真结果证明了所建立模型的可行性。研究激励源与支路故障位置对节点电压波形变化的影响，并提出对仿真模型采用斜加激励源可以避免因支路方向而产生的测量误差。提出利用高频激励采用小波变换来提取故障特征即首先对接地网施加高频激励，获取节点电压波形，并利用db3小波对故障前后的信号进行分解变化，构造接地网支路故障的综合能量特征向量。在此基础上给出了基于神经网络的接地网故障诊断方法，仿真结果证明了该方法的有效性和准确性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
插图索引  11-13
附表索引  13-14
第1章绪论  14-20
  1.1 接地技术基础知识  14-15
    1.1.1 接地的概念  14
    1.1.2 接地的分类及目的  14-15
  1.2 课题研究背景及意义  15-16
    1.2.1 接地网故障诊断面临的问题  15
    1.2.3 接地网故障诊断的意义  15-16
  1.3 国内外研究现状  16-19
    1.3.1 接地网建模研究现状  16
    1.3.2 故障诊断方法研究现状  16-19
  1.4 本文研究的主要内容  19-20
第2章接地网诊断的电网络分析法  20-26
  2.1 引言  20
  2.2 基本原理  20-22
    2.2.1 基本思想  20-21
    2.2.2 诊断模型的建立  21-22
  2.3 故障参数的识别  22-23
  2.4 诊断算法  23-25
    2.4.1 基于电阻增量的诊断算法  23-24
    2.4.2 基于电压变化的诊断算法  24-25
  2.5 影响因素分析  25
  2.6 本章小结  25-26
第3章接地网建模与仿真  26-47
  3.1 引言  26
  3.2 基本思想  26
  3.3 地网的高频特性  26-27
  3.4 地网参数计算  27-29
    3.4.1 接地网平行导体间的互感  27-28
    3.4.2 平行导体间的互阻  28-29
  3.5 地网计算模型  29-33
    3.5.1 纯电阻模型  29-32
    3.5.2 考虑电抗的地网模型  32-33
  3.6 参数影响因素分析  33-35
    3.6.1 地网大小对参数的影响  33-34
    3.6.2 频率对参数的影响  34-35
  3.7 仿真软件 EMTP  35-37
    3.7.1 EMTP 简介  35
    3.7.2 元件模型及仿真  35-37
  3.8 地网仿真模型的建立  37-39
  3.9 仿真数据处理  39
    3.9.1 数据提取  39
    3.9.2 MATLAB 数据处理  39
  3.10 高频激励下的接地网  39-42
    3.10.1 接地单元的构建  39-41
    3.10.2 典型接地网仿真  41-42
  3.11 支路故障对响应波形的影响  42-43
  3.12 激励源施加位置的选择  43-44
  3.13 地网故障仿真  44-46
  3.14 本章小结  46-47
第4章故障特征提取与识别  47-56
  4.1 引言  47
  4.2 小波分析的发展  47
  4.3 傅里叶变换  47-48
  4.4 小波变换  48-50
    4.4.1 连续小波变换  48-49
    4.4.2 离散小波变换  49-50
  4.5 小波包分析  50-52
  4.6 故障信号的小波时域分析  52-53
  4.7 能量-故障识别算法  53-55
  4.8 本章小结  55-56
第5章基于小波包分解的接地网故障诊断  56-67
  5.1 引言  56
  5.2 故障信号的时频分析  56-60
    5.2.1 接地网模型及仿真  56-58
    5.2.2 仿真信号的傅立叶分析  58-59
    5.2.3 时域波形的小波分析  59-60
  5.3 小波能量向量的构造  60-61
  5.4 故障诊断算法  61-66
    5.4.1 算法步骤  61-62
    5.4.2 能量特征提取  62-65
    5.4.3 仿真结果及分析  65-66
  5.5 本章小结  66-67
结论与展望  67-69
  工作总结  67-68
  研究展望  68-69
参考文献  69-73
致谢  73-74
附录 A （攻读学位期间发表的学术论文目录）  74-75
附录 B （攻读学位期间参加的科研工作及学术活动）  75

接地网建模及故障诊断方法

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