10kV配网单相接地故障小波选线方法研究

摘要

由于10kV配网发生单相接地故障时的特征信息不明显，目前常采用稳态电流特征进行选线会产生误选和拒选，而应用故障线路暂态信息进行选线是目前研究的热点。本文在总结国内外10kV配网单相接地故障选线技术的基础上，分析了10kV配网发生单相接地故障时系统暂态零序电流和电压的变化规律，利用Matlab仿真平台并根据典型实小波和复小波变换的特征，分析和比较了实小波和复小波变换及其在单相接地故障选线中的应用，提出可根据各馈线零序电流暂态变化规律及小波多尺度分解的尺度系数的特征值进行选线。
　　 针对馈线数目少的10kV系统选线困难的问题，利用Matlab平台对4回馈线及其以下10kV系统的单相接地故障进行了仿真，采用Db N系列、Sym N系列、Bior Nr.Nd系列和CoifN系列共50种实小波对故障系统暂态零序电流进行小波变换，分析了零序电流小波变换后的特征，首次提出了暂态零序电流低频能量选线方法，并与目前采用的模极大值法和高频能量法进行了比较，结果表明：对于四回线及以下10kV系统，采用模极大值和高频能量法选线时，只有Sym3、Coif1、Bior2.4、Bior2.6和Bior4.4等5个小波可实现正确选线；而采用本文提出的低频能量法进行选线时，不仅不受小波基选择的限制，且不受系统回路数的限制，对不接地系统和经消弧线圈接地系统均可实现正确选线。因此，本文提出了10kV系统发生单相接地故障时实小波选线可采用低频能量法。
　　 针对实小波选线存在的问题，采用Morlet1-0.1、Cgaussian1和Shannon1-1等3种复小波对5回馈线10kV系统单相接地故障的暂态零序电压和各线路的暂态零序电流进行了变换，根据复小波变换具有的幅值和相位特征信息，提出了复小波变换的零序暂态电流功率、零序暂态电流能量和零序暂态电流幅值范数的故障选线方法，比较了不同选线判据和不同复小波选线的差异，提出了表征选线方法优劣的显著性指标，结果表明：采用零序暂态电流功率、零序暂态电流能量和零序暂态电流幅值范数进行选线，反映的故障特征突出和明显，具有综合特征；比较而言，采用Morelet复小波对10kV系统进行故障选线具有准确率高、选线可靠且易实现、特征值的显著性指标高等特点，且不受采样频率(3～100kHz)、过渡电阻、故障点位置和线路长度的限制，特别是对二回馈线谐振接地系统单相接地故障选线的显著性系数远高于实小波；而采用Cgaussian复小波和Shannon复小波虽也能实现正确选线，但因其边界效应明显，使信号边界部分严重失真，使用存在局限性。因此，复小波变换不仅可应用于10kV单相接地故障选线，而且对于馈线数少的系统选线具有优势。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1论文的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

1.2.2国外研究现状

1.2.3存在的问题

1.3本论文所做的主要工作

2 10KV系统单相接地故障特征与仿真

2.1 10kV系统单相接地故障稳态特征

2.1.1仿真系统参数设定

2.1.2中性点不接地系统(NUS)

2.1.3中性点经消弧线圈接地系统(谐振接地/NES)

2.2 10kV系统单相接地故障暂态特征

2.2.1系统对地零序电容电流(暂态电容电流)分析

2.2.2消弧线圈的零序电感电流(暂态电感电流)分析

2.2.3暂态接地电流

2.3基于Matlab的单相接地故障仿真模型

2.3.1模型建立

2.3.2 Matlalb仿真系统

2.3.3小波变换尺度的选择

2.4暂态零序电压和电流仿真及分析

2.4.1二～四回线系统

2.4.2五回线系统

2.5本章小结

3实小波变换与单相接地故障选线

3.1小波分析理论

3.1.1傅立叶分析理论

3.1.2小波分析与变换

3.2常用实小波函数

3.3单相接地故障实小波选线

3.3.1实小波选择及故障选线判据

3.3.2小波故障选线与方法比较

3.4本章小结

4复小波变换与单相接地故障选线方法

4.1概述

4.1.1利用复小波分析暂态信号的优势

4.1.2复值小波简介

4.2复小波变换

4.2.1常用复值小波

4.2.2复小波交换

4.3单相接地故障复小波选线方法

4.3.1单相接地故障复小波选线判据

4.3.2选线步骤与流程

4.3.3小波基的选取

4.4本章小结

5单相接地故障复小波选线仿真

5.1 Morlet 1-0.1复小波

5.2 Gaussian 1复小波

5.3 Shannon 1-1复小波

5.4复小波选线可靠性分析

5.4.1复小波选线显著性指标

5.4.2采样频率对选线可靠性的影响

5.4.3过渡电阻及故障位置对选线可靠性的影响

5.4.4 Morlet复小波在二回馈线系统选线的可靠性

5.5本章小结

6结论

致 谢

参考文献

附 录 A.攻读硕士学位期间发表的论文