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基于二维小波分析的小电流接地故障选线新方法的研究

刘增训  
【摘要】:我国配电网广泛采用中性点不接地或经消弧线圈接地系统,即小电流接地系统。配电网中发生单相接地故障几率最高,如何快速准确地检测出故障线路并排除故障,一直是电力系统继电保护领域的重要研究课题之一。但由于故障后接地电流小,故障特征不明显,因此,小电流接地系统接地故障选线问题虽已研究多年却一直未能很好地解决,随着配电网自动化水平的提高,对该问题进行深入研究的迫切性也日益提升。 本文首先系统地回顾了现有的各种小电流接地系统单相接地故障选线原理和方案,指出了目前选线原理所存在的缺陷和弊端。然后对小电流接地系统单相接地暂稳态故障特征进行了深入地理论研究和仿真分析,结果表明,单相接地故障后存在一个明显的暂态过程,暂态故障信号要远大于稳态信号,包含了比稳态故障信号更加充分的故障特征,因此,利用故障暂态信号具有更高的可靠性和灵敏度。本文即利用二维小波分析工具对暂态量信息进行特征提取,提出了故障选线的一种新方法。 现今的方法多集中于仅利用暂态信号的幅值或暂态信号的相位信息,因此这些方法对于提取故障暂态信息量还不够充分。由于发生单相接地故障后,零序电流比较容易获得且包含了大量的故障信息,因此本文重点分析了暂态零序电流。信号的解析形式能够更好的描述幅值和相位随时间的变化,并且具有和原实信号相同的相位谱,但其幅值谱却是原实信号的两倍。解析信号的小波变换仍然是解析信号。通过Hilbert变换首先将零序电流表示成解析信号的形式。具有极化能力的二维小波变换,广泛应用于图像的边缘检测中,二维小波多分辨率分析具有很好的检测故障信号奇异性的特点,从而能够更好地提取信号的故障特征量。本文首先构造了零序电流的解析信号,将解析信号的实部和虚部构成二维变量,经过选择合适的母小波后,应用二维小波工具对各线路的零序电流进行分析,根据故障线路和非故障线路变换后某一细节部分表现出的模极


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