中压配电网小电流接地系统单相接地故障智能选线研究

作     者：王银杰 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李晓波

授予年度：2019年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080803[工学-高电压与绝缘技术] 08[工学] 

主      题：单相接地故障 排列熵算法 概率神经网络算法 固有特征模态能量 故障选线 

摘      要：我国中压配电网中性点接地方式为中性点不接地方式或经消弧线圈接地方式。在配电网各种故障类型中发生单相接地的概率最高,可达70%-80%。系统发生单相接地故障时,流过接地点的电流较小,此时系统的线电压保持刚体不变,在这种情况下,允许系统带故障运行1-2h。但是由于配电网系统的规模不断扩大以及越来越多的电缆被使用,造成线路对地电容的增加,进而导致线路对地电容电流变大,使故障点的接地电弧难以自熄,从而可能导致故障范围进一步扩大,严重威胁系统的安全。因此,在系统发生单相接地故障时,必须根据故障信息迅速查明是哪条线路出现了故障,这对保证电网安全稳定运行具有十分重要的意义。本文首先阐述了小电流接地系统的基本知识,详细分析了中性点不接地系统与中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时的暂态与稳态特性,并对比了新旧暂态等值电路的差异,通过仿真验证了新的等值电路更具有准确性。然后利用EMTDC/PSCAD搭建10kV配电网中性点经消弧线圈接地的单相接地故障模型,同时也搭建了电弧接地故障模型和高阻接地故障模型并进行了仿真验证。为验证系统发生故障时,故障线路的零序电流与非故障线路的零序电流故障特征的差异,本文通过改变故障发生时的合闸角,过渡电阻,以及故障距离做了大量的仿真,其仿真结果与理论分析一致。基于仿真数据,本文给出了一种新的信号去噪算法,该算法的原理是将补充的总体平均经验模态分解算法与排列熵算法相结合,即为改进的总体平均模态分解算法。采用该算法提取出各线路的零序电流,并验证了该算法能有效的将零序电流中含有的噪声信号滤除。然后求出利用此算法分解出的固有模态函数的特征固有模态能量,并且求出系统发生接地故障时各线路的零序有功分量和在使用暂态方向法时定义的积分参量。最后对概率神经网络进行了详细的研究,将固有模态能量和零序有功分量以及定义的积分参量的数据作为样本输入到概率神经网络中,从而选出故障线路。选线结果证明该方法对高阻接地的情况同样适用。