基于S变换的配电网单相接地故障选线与故障定段研究

【摘要】：我国中、低压配电网大多采用中性点非有效接地运行方式(俗称小电流接地方式),这种接地方式具有提高供电可靠性的优点。但是,当系统发生单相接地故障时,由于故障点电流微弱,很难进行准确的故障定位。目前,国内外对故障定位的研究大多集中在故障选线部分,对于如何确定故障区段还缺乏较成熟的研究成果。因此,小电流接地系统发生单相接地故障后如何进行快速、准确定位仍是我们现阶段亟待解决的难题。 利用故障后的暂态信号进行故障定位比利用故障后产生的稳态信号具有更大的优势：暂态信号具有幅值远大于稳态信号,且不受消弧线圈和故障点电弧不稳定影响的特点,能够有效弥补利用稳态量进行故障定位的不足。目前已有的暂态方法只对暂态信号的时域特征进行了分析,而忽略了不同频率下信号特征的差异,对暂态信号的频域特征、故障信息的提取和利用方式缺乏深入的研究。 针对上述问题,本文提出了利用S变换提取故障后产生的暂态零模电流信号的主谐振频率,并结合智能配电终端,实现小电流接地故障快速、准确的定位。本文主要做了以下方面的工作： (1)分析了配电网发生单相接地故障后暂态零模电流的频域特征,主要是暂态零模电流在特征频段(SFB—Special Frequency Band)内的分布规律：故障线路故障点上游各检测点测得的暂态零模电流的主谐振频率位于SFB内,非故障线路和故障点至负荷段各检测点测得的暂态零模电流的主谐振频率位于SFB外。在SFB内,系统各线路的输入阻抗均呈容性,可以用集中参数表示。SFB的界限非常明确,而且包含了故障暂态零模电流信号的主要能量,可以保证检测结果的可靠性和正确性,因此,可以用来作为判断故障位置的依据。 (2)提出了利用S变换运算提取故障后暂态零模电流主谐振频率的方法。S变换具有较好的时频分辨率和时频定位能力,能够反映非平稳信号的局部特征,既适用于具有突变性质的非平稳信号的分析,又在信号特征提取方面具有结果直观、物理含义明确的优势,适用于暂态零模信号的提取。 (3)通过对故障后暂态零模电流频域特征的分析,结合S变换运算,给出配电网单相接地故障选线和故障定段的依据。当配电网发生单相接地故障时,通常选取故障后1/4周期内各线路零模电流的短窗数据进行S变换运算,各检测点可获得该点处的暂态零模电流主谐振频率,然后比较各检测点检测到的暂态零模电流的主谐振频率与SFB的关系,通过比较后的结果可以确定故障位置。结合智能配电终端,本文还提出了基于智能配电终的端配电网单相接地故障定段的实现方法。 (4)利用电磁暂态仿真软件EMTP-ATP建立了小电流接地系统的仿真模型,并进行了单相接地故障仿真试验。通过提取仿真数据,利用MATLAB仿真软件对基于S变换的故障定位方法进行了仿真试验验证。通过对不同条件故障的仿真,验证了该方法的正确性和有效性。

【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM862