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小电流接地系统单相接地故障定位算法仿真及硬件实现

关永刚  
【摘要】: 提高单相接地故障定位精度是小电流接地系统的重要研究课题,准确的故障定位对迅速排除故障具有重要现实价值。本文以小波分析为主要工具,从提高精度和可靠性的角度出发,对输电线路故障定位进行了研究。 本课题主要包含以下几部分: 首先、介绍了各种故障定位算法采用的原理,将现有的各种定位方法的原理及应用条件进行了分析,指出每种定位方法的适用范围和局限性。由于行波法具有测量精度高,不受过渡阻抗和接地类型等影响的诸多优点,最终本文选择单端行波定位的方法进行故障定位。 其次、将数学形态学的理论应用在故障行波的噪声抑制中,引入了形态--小波的消噪算法,在MATLAB仿真环境中验证了形态--小波在滤除噪声干扰方面的优越性。通过分析线路出线结构与暂态故障特征量之间的关系(母线上出线越多,电压行波越弱,而电流行波将越强烈),采用提取电流信号进行故障定位。对影响行波定位精度的相间耦合、线路弧垂、波速等因素进行分析,提出了不受波速和线路弧垂影响的单端行波故障定位新方法。 再次、为了验证该方法准确性及可靠性,在MATLAB中建立Simulink仿真模型和编制故障定位计算程序,对于文中提出的新方法进行仿真试验,检验了各种情况下该方法的故障定位精度。仿真结果表明新方法对比原有方法在精度上有较大的提高。 最后、设计了一套基于电流行波的单相接地故障定位装置。该定位装置采用DSP2407A作为高速采样单元核心,捕获暂态故障电流行波信号。利用形态--小波方法滤除各种噪声干扰,再通过小波变换理论识别暂态电流行波波头信息,实现高精度的单端行波法定位。在实验室模拟试验,其结果说明本系统的实验方案确实可行。 论文的最后总结了所进行的研究工作,并对后续工作进行了展望。


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