基于多孔算法小波包分析的小电流接地系统故障选线的研究.pdf

华中科技大学
硕士学位论文
基于多孔算法小波包分析的小电流接地系统故障选线研究
姓名:张仲孝
申请学位级别:硕士
专业:电力系统及其自动化
指导教师:苗世洪
2011-01-05
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华中科技大学硕士学位论文
摘要
我国中低压配电网小电流接地系统(neutral un-effectual grounded system, NUGS)
按中性点接地方式的不同可划分为中性点不接地系统(neutral un-grounding system,
NUS)和中性点经消弧线圈接地系统(neutral resonant grounding system, NES)。迄今
为止,NUGS 在发生单相接地故障时选出故障线路也是现场运行中未得到很好解决
的一大难题。NUGS 发生单相接地故障时需要经历一个复杂的过渡过程,其暂态特
征量较稳态特征量要大几倍到几十倍。小波包分析作为一种时频局部化的分析工具,
可以解决小波频带划分不够细的问题,更有效地提取故障暂态频率分量,进而实现
故障选线判据。近年来,国内外研究人员已做了一些相关的研究和探索,取得了较
好的效果,但普遍存在着故障特征信息提取不完整、选线灵敏度不够高的问题。
论文在分析了 NUGS 单相接地故障稳态特征和暂态特征的基础上,提出了一种
基于多孔算法小波包分频特性与多频带分量重构后仍能保持线性相位的特性,并结
合系统的选择频带(Selected Frequency Band,SFB)范围自适应地选择组合子空间
来进行多频带分量重构的选线新方法。该方法解决了传统的小波包变换由于不具有
线性相位的性质而不能直接进行多频带分量单支重构的问题,极大限度地利用了
SFB 内的故障暂态零序电流分量,给出的各条出线故障测度值能综合反映幅值与极
性的信息,大大的提高了故障选线的灵敏度和增强了抗干扰能力、抗过渡电阻能力。
大量的仿真试验结果验证了该方法的准确性。同时发现,对于 NES,由于消弧线圈
的影响,发生小故障角的高阻接地故障时 SFB 范围的高频暂态分量很小,尽管能够
给出正确的选线结果,但抗干扰能力较差、选线灵敏度降低。
在 NES 发生小故障角的高阻接地故障时,为了克服基于高频暂态分量选线灵敏
度不够的问题,本文在分析了 NES 单相接地故障衰减直流分量分布特性的基础上,
提出了一种利用多孔算法小波包变换提取故障零序电流衰减直流分量有效信息,进
而实现出基于衰减直流分量的故障选线方法。此方法可以作为高频暂态量选线判据
的辅助选线方法,两者互为补充。仿真表明,该方法对于小故障角的各种故障的故
障选线,具有很高的灵敏度和可靠性。
大量的理论分析和仿真试验分析表明,本文提出的两种故障选线的方法在选线效
果上优势互补、互为补充;将两者结合起来,对 NUS 和 NES 均能实现正确、有效
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故障选线,具有很高的灵敏性和可靠性。

关键词:小电流接地系统;故障选线;多孔算法小波包;多频带分量重构;衰减直
流分量
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ABSTRACT
In the low voltage work of our country, neutral un-effectual grounded
system(NUGS) can be divided into two ones according to different neutral grounding:
neutral un-grounding system(NUS) and neutral resonant grounding system(NES). So far,
when a single phase ground fault occurs, selecting fault line accurately has not been
solved in the running system still. Single-phase ground fault will go through plex
transient process in NUGS and the transient characteristic features are several to several
dozen times pared to the amount of steady packet analysis as a
time-frequency localization analysis tool, it can solve the