基于参数模型的配电网单相接地故障定位研究及应用开发

摘要

在我国中低压配电网中，中性点非有效接地方式被广泛采用。采取这样的运行方式，是考虑到允许其在故障后一段时间内继续保持运行，可以相对有效减少用户端意外停电的次数，减少因为过线路故障，过度频繁停电带来诸多损失。但该类配电网，对于它们出现的故障，检测工作困难也就出现了。其原因在于，发生故障后，故障电流十分微弱，不易检测。这是因为接地点与中性点之间无法构成低阻抗的回路。如果不在有限时间内排除将故障排除，将会对电网造成进一步更严重的损害。因此，寻找效果良好的故障选线与定位方法势在必行。
　　模型搭建是得到故障样本数据的前提，本文应用Simulink图形化模块搭建模型，且针对配电网中经常发生的接地故障，例如金属接地故障，电弧高阻故障和电线杆故障等做了深入研究，建立了相应的仿真模型。在模型搭建工作中，为解决模型搭建与仿真时大量的重复繁琐的参数设置工作，本文提出了更加优化的搭建模型的途径。通过Simulink与GUI二者的结合，发挥各自的优点，探索运用命令仿真的方式自动完成参数建模并完成仿真。以达到使建模与仿真的工作量大大减少的目的。
　　在完成小电流接地系统故障选线后，寻找了一种全新的定位方法，即用思维进化算法来优化BP神经网络。搭建好模型后并完成仿真，利用控制变量法，通过改变故障距离、故障相角，以及故障产生的距离，来得到大量的仿真样本数据。进而利用该算法完成数据融合定位。且与未优化的BP神经网络种算法比较，在理论方法层面上，验证优化后的定位算法具有一定程度的可行性。
　　同时，在理论方法的基础上，提出了一套完整的故障定位装置系统设计方案。通过软件与硬件的完成，依据现场实际数据搭建实验室仿真测试平台，验证上述提出的方法的实际可行性。

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第一章 绪论

1.1 课题来源及其意义

1.2 小电流接地系统配电网故障诊断国内外方法综述

1.3 小电流接地系统单相接地故障定位有待解决的难点

1.4 论文研究的主要内容

1.5 论文篇章结构

第二章 单相接地故障分析

2.1 单相接地故障稳态分析

2.2 单相接地故障暂态分析

2.3 基于稳态与暂态信号提取的特征量

2.4 本章小结

第三章 系统模型建立及MATLAB仿真

3.1 Simulink建模与仿真

3.2 分布式线路模块

3.3 接地故障模块

3.4 测量模块

3.5 MATLAB仿真模型的搭建

3.6 单相接地故障的模型仿真分析

3.7 本章小结

第四章 Simulink/GUI自动建模与仿真界面开发

4.1 Simulink子系统的建立与封装

4.2 基于MATLAB/GUI的界面开发

4.3 自动仿真GUI界面开发

4.4 本章小结

第五章 思维进化算法优化BP神经网络定位

5.1 BP神经网络介绍

5.2 BP神经网络故障定位

5.3 思维进化算法概述

5.4 思维进化算法寻优结果比较

5.5 优化后BP神经网络定位结果

5.6 算法优化前后定位结果对比分析

5.7 本章小结

第六章 配电网故障定位系统的设计与开发

6.1数据采集器及其通信

6.2 故障诊断机及其通信

6.3 实验室测试与结果

6.4 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 进一步工作的方向

致谢

参考文献