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小电流接地故障选线方法与定位关键技术研究

作　者: 李吉旭
导　师: 张化光
学　校: 东北大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 小电流接地系统小波变换故障选线信号注入行波测距 DSP
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

电力系统中性点接地方式主要分为两类：大电流接地方式和小电流接地方式。我国中低压配电网中大多数采用小电流接地方式,而小电流接地方式最常见的故障是单相接地故障。由于故障电流微弱、电弧不稳定以及随机因素影响等原因,小电流接地系统单相接地故障的故障选线和故障测距一直是一个困难问题。尤其是小电流接地系统单相接地故障的故障测距问题,一直缺乏可靠的测距方法以及高精度的小电流接地故障测距装置。本文正是在这样的背景下,在了解国内外小电流接地故障选线与测距研究工作的基础上,分析与比较了各种选线与测距方法的优缺点,提出了一种基于小波变换的小电流接地故障选线方法以及基于信号注入与行波测距的小电流接地故障测距新方法。应用MATLAB软件对小电流接地系统单相接地故障进行仿真研究,验证了算法的有效性。最后,本文对小电流接地系统单相接地故障测距装置进行了设计。本文主要完成了以下几方面工作：(1)分析了小电流接地系统单相接地故障的特征。对小电流接地系统单相接地故障发生单相短路时故障的稳态特征与暂态特征进行详尽的理论分析。(2)提出了一种基于小波变换的小电流接地系统单相接地故障选线算法。该算法通过对零序电压突变进行小波变换确定故障发生时刻,通过比较零序电流暂态分量小波变换模极大值的极性和大小确定故障线路,实现了可靠选线。最后通过仿真证明了所提出方法的有效性。(3)提出了一种基于信号注入与行波测距的小电流接地系统单相接地故障测距方法。该算法通过注入信号实现故障区段定位,通过行波测距方法实现故障点准确定位。最后通过仿真和实验的结果证明了所提出方法的有效性。(4)以TMS320F2812DSP为核心控制器,设计了小电流接地系统单相接地故障测距

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-17
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  11-12
  1.2 小电流接地系统单相接地故障选线研究现状  12-13
  1.3 小电流接地系统单相接地故障测距方法概述  13-15
  1.4 小电流接地系统单相接地故障定位存在的问题  15
  1.5 本文的主要工作  15-17
第2章小电流接地系统单相接地故障特征分析  17-29
  2.1 电力系统中性点接地方式概述  17
  2.2 小电流接地系统单相接地故障稳态特征分析  17-24
    2.2.1 中性点直接接地系统  17-18
    2.2.2 中性点不接地系统  18-21
    2.2.3 中性点经消弧线圈接地系统  21-24
  2.3 小电流接地系统单相接地故障暂态特征分析  24-27
    2.3.1 暂态电容电流  24-26
    2.3.2 暂态电感电流  26-27
    2.3.3 暂态接地电流  27
  2.4 本章小结  27-29
第3章基于小波变换的小电流接地单相故障选线算法研究  29-51
  3.1 小电流接地系统单相接地故障选线方法比较  29-33
    3.1.1 拉线法  29-30
    3.1.2 零序电流比幅法  30
    3.1.3 零序电流比相法  30
    3.1.4 五次谐波法  30-31
    3.1.5 基于最大△(Isinφ)法  31
    3.1.6 首半波法  31
    3.1.7 能量法  31-32
    3.1.8 注入信号法  32
    3.1.9 基于小波分析的方法  32-33
  3.2 本课题拟采用的单相接地故障选线方法  33-34
  3.3 傅里叶变换与小波分析  34-36
  3.4 小波分析基本理论  36-39
    3.4.1 连续小波变换  36-37
    3.4.2 离散小波变换  37
    3.4.3 多分辨分析  37-38
    3.4.4 Mallat分解与重构算法  38-39
  3.5 小波分析在电力系统中的应用  39-42
  3.6 小波分析在小电流接地系统故障选线中的应用  42-45
    3.6.1 小波分析选线判据及选线流程  42-43
    3.6.2 小波变换确定故障时刻  43-44
    3.6.3 小波变换实现故障选线  44-45
  3.7 基于MATLAB的小电流接地系统单相接地故障仿真  45-50
    3.7.1 MATLAB及Simulink简介  45-46
    3.7.2 电力系统工具箱SimPowerSystems简介  46
    3.7.3 基于SimPowerSystems的小电流接地系统单相接地故障仿真  46-48
    3.7.4 仿真结果分析  48-50
  3.8 本章小结  50-51
第4章基于信号注入及行波测距的小电流接地故障测距研究  51-67
  4.1 整体方案概述  52-53
  4.2 信号注入法实现故障区段检测基本原理  53-55
  4.3 行波的故障特征  55-58
  4.4 行波测距方法  58-63
    4.4.1 A型行波测距原理  59-60
    4.4.2 B型行波测距原理  60-61
    4.4.3 C型行波测距原理  61-62
    4.4.4 D型行波测距原理  62
    4.4.5 本论文选用的行波测距原理  62-63
  4.5 利用小波变换分析行波暂态信息  63-64
  4.6 算例分析  64-66
  4.7 本章小结  66-67
第5章小电流接地系统单相接地故障故障测距装置的设计  67-85
  5.1 小电流接地系统单相接地测距装置硬件设计  67-79
    5.1.1 系统总体设计方案  67-68
    5.1.2 TMS320F2812供电电路设计  68-69
    5.1.3 开关量输出模块电路设计  69-70
    5.1.4 注入信号发生模块电路设计  70-71
    5.1.5 注入信号采集模块电路设计  71-73
    5.1.6 模拟量采集模块电路设计  73-76
    5.1.7 通讯模块电路设计  76-79
  5.2 小电流接地系统单相接地测距装置软件设计  79-83
    5.2.1 开发语言与开发环境  79-80
    5.2.2 主程序设计  80-81
    5.2.3 三相电压电流采集子程序设计  81-82
    5.2.4 串行通讯子程序设计  82-83
  5.3 本章小结  83-85
第6章结论与展望  85-87
  6.1 结论  85-86
  6.2 展望  86-87
参考文献  87-93
致谢  93-95
攻读硕士期间所做的工作  95

小电流接地故障选线方法与定位关键技术研究

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