基于人工神经网络的小电流接地故障选线方法研究

摘要

小电流接地系统中单相接地故障发生的频率高，当故障发生后，非故障相电压升高√3倍，可能使电力线路绝缘薄弱的地方被击穿，导致故障扩大，危害极大。因此故障后及时选择故障的线路并切除对保障电力系统稳定运行意义重大。人工神经网络是由大量处理单元组成的非线性、自适应信息处理系统，具有很强的学习和高速寻找优化解的能力，非常适合应用于故障选线领域。因此，本文提出了基于神经网络结合零序电流暂态谐波分量的小电流接地系统故障选线的方法。本文主要工作如下：
　　1.针对国内外的小电流接地系统故障选线方法进行了介绍，分析各方法的理论依据，比较其在选线应用中的现状并做出评价，得出各种故障选线方法的优缺点，提出了运用人工智能技术结合故障后暂态信息量的选线方法将成为大的发展趋势。
　　2.对小电流接地系统发生故障后的暂态主频率进行理论研究与仿真分析。探讨不同故障状态（故障距离、过渡电阻和故障初相角）对暂态主频的影响。针对利用各条线路零序电流暂态主频选线时受过渡电阻影响较大的情况，得出利用母线零序电压暂态主频处的各条线路暂态零序电流分量进行选线不受过渡电阻大小的影响。
　　3.提出BP神经网络结合故障后零序电压暂态主频附近的零序电流的暂态谐波实部、虚部的选线方法。对本文要建立的BP神经网络的模型进行阐述，包括神经网络的基本结构和设计过程，详细分析了其学习和训练过程，在最后针对传统BP神经网络存在的缺陷做出了改进。
　　4.使用仿真建模软件ATP-EMTP搭建本文所需的小电流接地系统仿真模型，并设置参数及不同故障条件进行仿真模拟。阐述了如何初始化本文所需要的BP神经网络，并对其进行训练，最后利用训练好的神经网络进行故障选线，验证本文所提方法的可行性。
　　本文提出选线方法是利用BP神经网络结合故障后母线零序电压暂态主频附近的零序电流暂态谐波分量的故障选线方法。此方法有效的解决了在利用各条线路零序电流的暂态主频进行故障选线时过渡电阻过大时无法提取零序电流暂态主频的问题，是一种有效可行的故障选线方法。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 课题的研究背景与意义

1.2 国内外研究现状与发展趋势

1.3 本文所做的主要工作

第二章 小电流接地故障零序电流谐波与暂态主频特征分析

2.1 零序电流谐波的分析

2.2 暂态主频的分析

2.3 零序电流暂态主频仿真与分析

2.4 母线零序电压暂态主频仿真与分析

2.5 本章小结

第三章 BP神经网络在小电流接地故障中的应用

3.1 故障选线方法

3.2 BP神经网络模型介绍

3.3 BP神经网络的MATLAB实现

3.4 本章小结

第四章 小电流接地故障选线仿真分析

4.1 建立仿真模型

4.2 BP神经网络模型参数初始化

4.3 BP神经网络的训练

4.4 小电流接地故障选线结果验证

4.5 本章小结

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 下一步工作

参考文献

附录 部分样本数据

硕士期间公开发表的论文

致谢