基于HHT的小电流接地系统故障行波定位研究

摘要

我国中低压电网中性点广泛采用小电流接地方式,发生单相接地故障后,系统可继续运行一段时间,这是小电流接地方式的最大优点。但由于故障信号微弱,一直缺乏精确的故障定位方法,小电流接地系统故障定位问题是一个迄今为止并未彻底解决的难题。随着电力系统的发展,用户对供电可靠性的要求越来越高,小电流接地系统故障定位问题更加突出,需要从根本上予以解决。
　　分析了小电流接地系统及其发生单相接地短路故障时的故障特征,而且还详细介绍HHT(Hilbert-Huang Transform,希尔伯特-黄变换)的特点并与傅里叶变换、小波变换传统方法进行比较,然后将HHT与三端行波测距方法相结合,利用HHT检测行波波头到达检测点的时刻,进而计算得到故障距离。
　　为准确判定暂态故障电流行波到达检测点的时刻,引入 HHT,利用相模变换对三相线路的暂态电流行波进行电磁解耦,在此基础上,通过经验模态分解得到电流行波的固有模态分量和余项,对首个固有模态分量进行希尔伯特变换处理得到时间-频率谱图,时频图上的频率突变时刻即为行波波头的到达时刻。
　　为消除线路弧垂和波速度对测量精度的影响,本文使用三端行波测距方法。利用三端行波测距方法求取故障距离时不需要考虑波速的影响,计算中消去弧垂系数,所需要的线路参数均为线路的直线距离,且需要检测的时间均为故障行波首次到达检测端的时刻,行波能量衰减小、幅值较大、易于检测。
　　最后,使用MATLAB搭建小电流接地系统仿真模型,针对接地故障做了大量的仿真实验,将不同故障距离、不同行波测距方法、不同信号检测方法的故障定位结果进行比较。结果表明,本文采用的基于希尔伯特-黄变换的三端行波测距方法具有较高的定位精度,是一种有效的小电流接地系统故障定位方法。

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1 绪论

1.1 课题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 小电流接地系统故障定位存在的问题

1.4 主要研究内容

2 小电流接地系统及单相接地故障特征

2.1 中性点不接地方式

2.2 中性点经消弧线圈接地方式

2.3 中性点经高阻接地方式

2.4 小结

3 希尔伯特-黄变换

3.1 希尔伯特-黄变换概述

3.2 希尔伯特-黄变换的基本原理及特点

3.3 希尔伯特-黄变换存在的问题及改进

3.4 HHT有效性验证

3.5 小结

4 HHT在行波测距中的应用

4.1 行波的基本理论

4.2 行波测距方法

4.3 HHT与行波测距的结合

4.4 小结

5 基于HHT的小电流接地系统接地故障行波定位

5.1 仿真模型

5.2 小电流接地系统故障仿真

5.3 仿真结果的比较分析

5.4 小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果