配电网单相接地故障检测方法研究

摘要

目前，我国中压配电网基本采用中性点非有效接地的运行方式，配电网馈线上容易发生单相接地故障而使得配电网的安全可靠运行受到威胁，配电网在故障情况下长时间运行会导致配电网绝缘破坏，甚至引发火灾和使得配电网崩溃。因此如何快速检测配电网中故障的发生与否，并准确的找出故障所在的线路，对于整个配电网乃至电力系统的安全可靠运行都有着十分重要的意义。
　　首先，推导了中性点不接地配电网发生单相接地故障后的数学模型，通过MATLAB/SIMULINK仿真建立了一个中性点不接地的配电网模型，对该配电网中馈线进行单相接地故障仿真，验证了中性点不接地系统发生单相接地故障后的故障特征，即故障发生后故障相电压下降，健全相电压上升，故障电流较大，故障线路与健全线路零序电流流向相反。
　　其次，推导了中性点经消弧线圈接地的配电网系统发生单相接地故障后的数学模型，文章分析了单相接地故障发生后配电网的暂态特征和稳态特征，从数学模型的角度出发阐述了小电流接地系统的故障特征，并通过仿真建模验证了这些故障特征。
　　再次，在对小电流接地系统发生单相接地故障后线路零序电流的频谱分布特征进行分析的基础上，发现故障线路和健全线路零序电流故障特征分布在不同的频率段。基于这一特征，提出了基于小波变换和相关分析的配电网故障选线方法。首先，选取小波分解的方法对故障发生后各条线路零序电流进行小波分解;其次，利用小波系数能量最大和次大的原则选取出2组对应的特征频带;再次，利用相关分析的方法比较这2组小波系数的相关性;最后，通过设定的选线流程可靠的第选出了故障线路。该方法充分利用了小电流接地系统发生单相接地故障发生时的故障信息，选线算法原理清晰，实现步骤简单，选线正确率高。
　　最后，文章通过分析小电流接地系统发生单相接地故障后的等值模型，分析得到了各条健全馈线中对地电容的充电电荷量与其零序电压呈线性相关，而故障线路充电电荷量与零序电压无明显的线性相关性。基于此，提出了基于馈线充电特性的配电网故障选线方法，通过相关分析的方法比较故障发生后各条线路的充电电荷-零序电压图像，得到了故障检测的新方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景和意义

1．2 配电网故障检测研究现状

1．2．1 国外配电网单相接地故障检测研究现状

1．2．2 国内配电网单相接地故障检测研究现状

1．3 本文主要工作及章节安排

第2章 中性点不接地配电网单相接地故障分析

2．1 中性点不接地配电网

2．2 中性点不接地配电网故障模型

2．3 中性点不接地配电网故障建模

2．4 中性点不接地系统故障特征

2．5 小结

第3章 经消弧线圈接地配电网单相接地故障研究

3．1 中性点经消弧线圈接地配电网分析

3．2 谐振接地运行方式数学模型

3．2．1 谐振接地系统稳态模型

3．2．2 谐振接地系统暂态数学模型

3．3 谐振接地配电网故障模型

3．3．1 谐振接地配电网建模

3．3．2 谐振接地配电网故障特征

3．4 小结

第4章 基于小波变换和相关性分析的配电网故障选线方法

4．1 小波变换和相关分析原理

4．1．1 小波变换及其基本性质

4．1．2 数字信号相关分析原理

4．2 基于小波包分解的故障选线

4．2．1 故障电流频谱分析

4．2．2 基于特征频带故障相关分析的故障选线方法

4．2．3 故障选线流程

4．3 配电网建模与仿真验证

4．3．1 配电网模型建立

4．3．2 算法仿真验证

4．4 小结

第5章 基于馈线充电特性的配电网故障选线方法研究

5．1 单相接地故障充电特性分析

5．2 选线方法与步骤

5．3 单相接地故障仿真分析

5．4 小结

结论

参考文献

致谢