基于小波包变换和ARMA模型的配电网单相接地故障选线方法研究

摘要

随着电力系统的迅速发展，国内外中低压配电网广泛的采用中性点不接地和经消弧线圈接地的方式来保证供电系统的可靠性。面临着越来越多的电能质量需求和环境影响等多方面的要求，当发生单相接地故障时，快速的发出报警信息并选择出故障线路变得尤为重要。虽然，现在已有很多的选线报警设备应用在系统中，但是实际的运行效果不是很好，选线准确率一直不高。本文针对配电网单相接地故障时的特点，在总结分析了前人选线采用的方法和故障线路暂态电气量特征的理论基础上，提出了基于小波包变换和ARMA模型的配电网单相接地故障选线方法，通过计算机仿真软件MATLAB(Simulink)的仿真结果得出了选线方法的理论有效性。
　　本文在分析了配电网单相接地故障时电气量的暂、稳态特征基础上，根据故障时暂态零序电流的数据特征，提出了应用时间序列分析ARMA模型来重新构造故障时的零序电流思想，进而提出了高性能的选线方法。本文利用小波包具有的低频部分和高频部分同时进行分解去噪的特点，选择db8的小波基函数对暂态零序电流信号进行消噪预处理工作。采用时间序列分析ARMA模型对预处理后的信号进行离群性特征分析，重新构造线路的零序电流信号，并同时得到其相应的暂态响应曲线。提出了根据重构后的零序电流幅值和相位的不同作为选线的主判据，利用重构后零序电流暂态响应幅值的不同作为辅助判据的选线方法来达到选线目的。最后，本文通过MATLAB(Simulink)仿真软件构建10KV的配电网仿真模型，采用其小波工具箱(Wavelet Toolsbox)和系统辨识工具箱(System Identification Toolbox)对不同的故障接地电阻及故障点进行了大量的仿真分析，验证了本文提出的选线方法的理论有效性，且该方法受故障点位置、故障电阻等因素影响较小，具有可靠性高、抗干扰能力强的特点，适用于中性点不接地和经消弧线圈接地的配电网单相接地故障选线，具有重要的理论意义和实用价值。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 配电网单相接地故障概述

1．2 国内外故障选线的发展状况

1．2．1 国外研究情况

1．2．2 国内研究情况

1．3 现有选线方法的优缺点比较

1．3．1 故障电流选线法

1．3．2 非故障电流选线法

1．3．3 多重复合选线算法

1．4 本课题研究的意义

1．5 本文的主要工作

第二章 配电网系统单相接地故障时电气量分析

2．1 单相接地故障时的电压、电流稳态分析

2．1．1 中性点不接地系统

2．1．2 中性点经消弧线圈接地

2．2 单相接地故障时的暂态电流分析

2．2．1 暂态电容电流和电感电流分析

2．2．2 暂态接地电流分析

2．3 故障模型的仿真分析

2．3．1 Simulink在电力系统中的仿真应用

2．3．2 故障模型的建立

2．3．3 仿真分析

2．4 小结

第三章 配电网单相接地故障系统ARMA模型的建立

3．1 ARMA模型理论基础

3．1．1 时间序列分析概述

3．1．2 ARMA模型的时频域特性分析

3．2 ARMA模型的建立

3．2．1 模型采样频率选择

3．2．2 模型数据窗的选择

3．2．3 模型阶数的选择

3．3 运用MATLAB建立ARMA模型的算例分析

3．4 小结

第四章 基于小波包变换和ARMA模型的选线方法及其仿真分析

4．1 小波变换的理论基础

4．2 小波包用于故障选线信号的消噪处理

4．2．1 小波变换在电力系统中的应用

4．2．2 小波包变换理论及小波基函数的选择

4．2．3 小波包变换后的噪声特征分析

4．2．4 小波包去噪的步骤

4．3 基于小波包变换和ARMA模型的选线方法及仿真分析

4．3．1 选线方法的确定

4．3．2 选线方法的仿真分析

4．4 小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间的科研情况