基于概率神经网络的小电流接地系统模式识别故障选线方法及应用

摘要

小电流接地系统是指中低压配电网络中,采用中性点经消弧线圈接地、经大电阻接地或者中性点不接地等运行方式的系统。通常情况下,小电流系统发生故障后,故障电流十分微弱,不容易被检测到,这对故障选线问题提出了巨大挑战。目前小电流接地故障选线方法主要分为三类:一是利用故障稳态特征分量进行选线,二是利用故障暂态特征分量进行选线,三是注入特殊信号进行选线。这些方法在实际应用中均取得了一些成效,但从选线的准确率和稳定性上来说还远远不够理想。
　　概率神经网络是一种可用于模式分类的神经网络,在机械、材料、环境工程乃至经济领域有着较好应用,而在配电网故障选线上很少有人尝试。经过反复研究和探索,寻找到配电线路零序电流小波能量、有功分量和五次谐波分量三种故障特征量作为选线的依据。对故障模式进行了合理定义,重点突破了概率神经网络中多种故障特征量有效融合的问题,提出一种基于概率神经网络的模式识别选线方法。
　　通过对小电流接地系统模型进行大量 Matlab仿真试验,研究了故障位置、接地电阻、故障合闸角、中性点接地方式、配电线路结构和噪声干扰对故障特征量的影响,收集了大量故障数据样本。同时对电弧高阻接地、混合线缆配电网、噪声干扰下的接地故障以及中性点不同接地方式系统的概率神经网络模式识别选线进行了广泛试验,验证了该方法具有较好的通用性和抗干扰能力。将该方法与概率神经网络单一特征量选线和 BP神经网络故障选线方法进行了比较,证明了该方法具有准确率高,操作简单快速,故障知识丰富,易于拓展知识库等特点。最后提出了一套本方法的故障选线装置设计方案。

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第一章 绪论

1.1 小电流接地故障选线的背景和意义

1.2 小电流系统选线研究现状

1.3 本文主要工作

第二章 小电流接地系统接地故障稳态和暂态过程分析

2.1 小电流系统故障稳态过程分析

2.2 小电流系统故障暂态过程分析

2.3 本章小结

第三章 小电流接地系统接地故障特征量的提取

3.1 小波能量

3.2 五次谐波分量

3.3 零序有功分量

3.4 本章小结

第四章 小电流接地系统接地故障 Matlab 仿真

4.1 Matlab 软件介绍

4.2 小电流接地系统接地故障模型的建立与仿真

4.3 本章小结

第五章 概率神经网络模式识别选线方法

5.1 模式识别技术

5.2 数据融合技术

5.3 概率神经网络介绍

5.4 数据归一化处理

5.5 基于概率神经网络的模式识别选线方法

5.6 概率神经网络模式识别选线仿真

5.7 spread 值对概率神经网络的影响

5.8 与概率神经网络单一特征量选线的比较

5.9 与 BP 神经网络故障选线的比较

5.10 本章小结

第六章 小电流系统选线装置设计

6.1 整体方案设计

6.2 DSP 数据采集器

6.3 ARM 故障诊断机

6.4 通信设计

6.5 监控计算机信息管理系统

6.6 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间研究成果