基于暂态特征量的井下配电网单相接地故障选线方法研究

摘要

煤矿属于含有易燃易爆危险类型气体的生产企业，大多数井下配电网普遍采用中性点经消弧线圈接地的过补偿运行方式。由于井下多使用电缆供电，致使系统的电容电流值变大，如若不能准确辨识并切断故障馈线，长时间带接地故障运行，很可能进一步造成两相短路，导致电网跳闸事故，不仅影响矿井的安全生产，甚至会对井下矿工的生命安全造成很大威胁。由于故障发生时，故障特征信号微弱，影响因素繁多，所以传统故障选线装置的判断准确性较差一直是技术上亟待解决的难题。根据提取的故障信号特征量种类的差异性，单相接地故障选线分为稳态分量法和暂态分量法，然而针对井下配电网中性点经消弧线圈接地系统，稳态分量法灵敏度较差并不适用。
　　故本文通过对井下配电网单相接地故障特征的详细分析，在总结现有选线方法优劣势的情况下，利用故障后的暂态特征信号，提出基于双树复小波变换的故障选线保护方法，改善传统小波变换在实际应用中的各种缺陷，将其成功的应用到井下配电网单相接地故障选线的领域中，并通过电磁暂态仿真软件EMTP-ATP的仿真结果验证了选线方法的可行性及准确率较高的优越性。在方法实现方面构造了应用ARM920T框架型号为S3C2440微处理器的井下配电网单相接地故障选线装置，并在μC/S-Ⅱ开发环境下实现装置系统的软件设计，最后在所配置触摸屏的人机交互界面上输出选线结果，完成故障馈线辨识的整体过程。

目录

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致谢

摘要

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外井下配电网单相接地选线研究现状

1.2.1 国外单相接地选线方法研究现状

1.2.2 国内单相接地选线方法研究现状

1.3 本文研究内容及章节安排

2 井下配电网单相接地故障暂态特性分析

2.1 暂态分析模量变换

2.2 单相接地故障暂态建模

2.2.1 建立故障模网

2.2.2 简化故障等值电路

2.3 配电网单相接地故障暂态机理

2.3.1 单相接地故障暂态特性分析

2.3.2 单相接地故障暂态特性规律

3 双树复小波包选线方法研究

3.1 复小波变换的提出

3.2 双树复小波变换的实现

3.3 设计双树复小波滤波器组

3.4 改进的双树复小波变换

3.5 故障特征频带复合熵选线测度构造

3.5.1 故障特征频带的复合熵选线测度

3.5.2 关键参数的选取

4 井下配电网故障选线装置实现

4.1 CPU嵌入式芯片选取

4.2 井下配电网故障选线装置硬件系统

4.2.1 选线装置的硬件总体构成

4.2.2 故障信号采集模块

4.2.3 高速A/D转换及人机交互模块

4.2.4 硬件抗干扰设计

4.3 井下配电网故障选线装置软件系统

4.3.1 ARM集成开发环境ADS1.2

4.3.2 软件主程序设计

4.3.4 设计多路A/D及显示程序

4.3.5 远程监控

5 仿真与实验

5.1 双树复小波包分解法选线过程

5.2 仿真模型的建立

5.3 仿真验证

5.4 本文算法的平移不变性分析

5.5 本文方法与实小波包能量法对比分析

结论

参考文献

作者简历

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