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基于多源信息融合的模糊决策故障选线判据及装置研究

周志成  
【摘要】: 小电流接地系统发生单相接地故障时,形成的过电压会加速电气设备绝缘老化,容易造成绝缘闪烙及事故扩大,因此,要求故障选线装置快速、准确地选择并切除故障线路。由于小电流接地系统的接地故障复杂多变,单个选线方法普遍存在选线盲区,工况适应性差,故障选线准确率低。本文结合小电流接地系统中性点接地方式特点,提出基于多源信息融合的模糊决策的故障选线判据实施单相接地故障选线,开发了故障选线装置样机并进行了试验。 本文总结了当前小电流接地系统中性点三种运行方式的特点及其应用。分析了当前小电流接地系统的选线方法及其优缺点,针对造成小电流接地系统选线难的因素,如故障建模难、故障特征信号微弱、消弧线圈等其他继电保护装置的干扰等,指出选线装置应根据不同的中性点接地方式采用多源信息特征量进行故障选线。 本文以系统发生单相接地故障时的相电压和接地电流的变化为对象,讨论了电力系统中性点接地方式的划分依据及其特征。利用对称分量法分析了三种中性点接地方式下的单相接地故障情况,给出了零序电压、零序电流等物理量的表达式,并简析了系统发生单相接地故障时,各种接地方式下线路中零序分量的分布规律,为故障选线判据的设计奠定理论基础。 本文对与单相接地故障特征相似的PT一次断线、系统断相和铁磁谐振故障进行了深入分析,分别提出了比较PT的线电压大小辨别PT一次断线故障和比较各相电压大小及其变化辨别系统断相故障的有效判据;提出了改进插值FFT算法和Prony算法提取谐振信号的谐波特征,从而快速准确地辨别谐波谐振类型(分次谐波谐振或高次谐波谐振)及有效消谐。 本文针对单判据选线正确率低的特点,根据故障信号特征量变化规律和信号强度分别建立各选线方法的故障测度隶属函数和权系数函数,利用模糊判断取代传统的逻辑判断。基于多源信息融合技术综合各选线方法的优势,建立了NUS、NES两种系统的模糊决策故障选线判据体系。同时,针对NES的固有缺陷,提出了提高选线装置准确率的有效措施,如增大故障残流、配合消弧线圈调档采集数据等。利用仿真软件EMTP-ATP对小电流接地系统中的多种接地故障情形进行了大量的仿真,验证了选线方法的有效性。 本文根据理论分析建立的模糊决策故障选线判据,基于PC104总线,开发了DOS操作系统下的小电流接地选线装置,并且对选线装置进行了两次系统的试验。试验结果表明:在系统发生单相接地故障情况下选线装置具有极高的选线准确率和良好的适应性。


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