基于小波分析的小电流接地系统单相接地故障定位研究
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摘要
小电流接地系统单相接地故障定位一直是人们关注和研究的焦点，随着配电网自动化水平的提高，对其研究的迫切性已日益紧迫。
本论文主要研究了小波分析在小电流接地系统单相接地故障定位中的应用，利用小波变换这一新兴的信号分析工具，提取故障时的暂态电量信息，构造出了基于小波变换模极大值奇异性检测原理的新型选线判据。新判据以更充分更准确的提取信号奇异性信息为出发点，利用小波对暂态突变信号或微弱变化信号处理上的优势，弥补了以往传统的基于稳态信号分析原理不足，增强了抗干扰能力，具有更高的可靠性和准确性。
对小电流接地系统电弧故障的选线仿真是本文的重点，也是一个创新点，本文从研究的角度，在深入分析电弧接地时故障电压、电流的特点和变化情况的基础上，进行了大量的选线仿真，仿真表明电弧故障时，小波分析方法也能准确地选出故障线路，这对研制高性能的接地保护装置将起到重要的指导作用。
本文将行波故障测距原理在小电流接地系统中进行了初步尝试，利用小波变换对奇异性检测的强大功能，检测行波波头的到达时刻，实现故障测距，为小电流接地系统单相故障测距装置的研制开辟了新的途径，为配电网自动化水平的提高迈出了重要的一步。
The single phase grounding fault location is the focus which researchers pay attention to and study in the small current grounding power systems. With the improvement of automatic level in distribution systems, the study about it is urgent daily.
In this paper, the important point is the study about the application of wavelet analysis in single phase grounding fault location of small current grounding power systems, wavelet transform is used as a novel tool of signal analysis to obtain useful fault transient components, a new criterion of fault line selection is constructed based on the time and frequency localization character of wavelet transform. The new criterion obtain the singular signal fully and exactly as the jumping-off place, take advantage of wavelet disposing the transient singular or faint signal, scarcity of the analyzing principle based on steady signal is fetched up and enhance the anti-disturb capability, so that it has higher reliability and accuracy.
Arc-grounding fault line selection is the paper's key point and innovative point about small current grounding power systems. A lot of simulations are made based on the change rule and the character of fault voltage, fault current. The simulation study declare that the use of the method of wavelet analysis can select the fault line when the arc-grounding fault take place, it will play a important directive role in the research of the protection equipment.
The fault location principle that utilizes traveling wave is used in the small current grounding power systems firstly in my paper. Using the powerful function of wavelet in the face of singular detection, the time that the wave crest arrives are detected and the fault location is realized. This paper provides a new approach for the research of equipment of the single phase grounding fault location and makes a significant step for the improvement of automation level in the distribution systems.
本论文主要研究了小波分析在小电流接地系统单相接地故障定位中的应用，利用小波变换这一新兴的信号分析工具，提取故障时的暂态电量信息，构造出了基于小波变换模极大值奇异性检测原理的新型选线判据。新判据以更充分更准确的提取信号奇异性信息为出发点，利用小波对暂态突变信号或微弱变化信号处理上的优势，弥补了以往传统的基于稳态信号分析原理不足，增强了抗干扰能力，具有更高的可靠性和准确性。
对小电流接地系统电弧故障的选线仿真是本文的重点，也是一个创新点，本文从研究的角度，在深入分析电弧接地时故障电压、电流的特点和变化情况的基础上，进行了大量的选线仿真，仿真表明电弧故障时，小波分析方法也能准确地选出故障线路，这对研制高性能的接地保护装置将起到重要的指导作用。
本文将行波故障测距原理在小电流接地系统中进行了初步尝试，利用小波变换对奇异性检测的强大功能，检测行波波头的到达时刻，实现故障测距，为小电流接地系统单相故障测距装置的研制开辟了新的途径，为配电网自动化水平的提高迈出了重要的一步。
The single phase grounding fault location is the focus which researchers pay attention to and study in the small current grounding power systems. With the improvement of automatic level in distribution systems, the study about it is urgent daily.
In this paper, the important point is the study about the application of wavelet analysis in single phase grounding fault location of small current grounding power systems, wavelet transform is used as a novel tool of signal analysis to obtain useful fault transient components, a new criterion of fault line selection is constructed based on the time and frequency localization character of wavelet transform. The new criterion obtain the singular signal fully and exactly as the jumping-off place, take advantage of wavelet disposing the transient singular or faint signal, scarcity of the analyzing principle based on steady signal is fetched up and enhance the anti-disturb capability, so that it has higher reliability and accuracy.
Arc-grounding fault line selection is the paper's key point and innovative point about small current grounding power systems. A lot of simulations are made based on the change rule and the character of fault voltage, fault current. The simulation study declare that the use of the method of wavelet analysis can select the fault line when the arc-grounding fault take place, it will play a important directive role in the research of the protection equipment.
The fault location principle that utilizes traveling wave is used in the small current grounding power systems firstly in my paper. Using the powerful function of wavelet in the face of singular detection, the time that the wave crest arrives are detected and the fault location is realized. This paper provides a new approach for the research of equipment of the single phase grounding fault location and makes a significant step for the improvement of automation level in the distribution systems.
引文
[1]张兆宁，毛鹏等．电力系统故障暂态信号的小波奇异性检测．继电器．2000．28(4)．P24～27．
[2]贾清泉，杨以涵等．光学电流传感器用于配电网单相接地故障电流检测．电力系统自动化．2001．25(11)．41～44．
[3]王得江，陈晓英．配电网单相接地选线和接地电流补偿一体化装置．电力自动化设备．2001．21(5)．P39～41．
[4]肖白，束洪春等．小电流接地系统单相接地故障选线方法综述．继电器．2001．29(4)．P16～20．
[5]刘宇，申东日．小电流接地系统单相接地故障选线原理综述．抚顺石油学院学报．1997．17(4)．P52～57．
[6]郭自励．消弧线圈接地系统单相接地选线问题．广东电力．2000．13(4)．P46～48．
[7]吕艳萍．小电流接地系统单相接地保护装置研究的趋势．电力建设．2000．11．P28～30．
[8]郝玉山，杨以涵等．小电流接地微机选线的群体比幅比相原理．电力情报．1994(2)，P15～19．
[9]庞华，刘承洲等．新型小电流接地系统微机消谐选线综合装置的原理及应用．电力情报．1994(1)．P62～66．
[10]王祖光．微机小电流接地系统接地选线装置．电力系统自动化．1993．17(6)．P48～51．
[11]郁惟镛，吴小建等．基于暂态分量的小电流接地系统故障定位新方案．中国电力．1998．31(2)．P13～16．
[12]O. Chaari, P. Bastard, M. Meunier, Prony's Method: An Efficient Tool for the Analysis of Earth Fault Currents in Petersen-coil-protected Networks. IEEE Trans.on Power Delivery, 1995, 10(3), P1234～1241.
[13]操丰梅，苏佩浦等．小波变换在小电流接地故障检测中的应用．电力自动化设备．1999．19(3)．P8～11．
[14]操丰梅，苏佩浦．小波变换在配电自动化接地故障检测中的应用研究．电力系统自动化．1999．23(13)．P33～36．
[15]贾清泉，肖鹏等．小电流接地电网单相接地故障的小波选线方法．继电器．2001．29(3)．P5～8．
[16]贾清泉，肖鹏等．小电流接地系统单相接地的小波选线方式．全国高等学校电力系统及其自动化专业第十六届学术年会论文集．P1074～1079．
[17]毛鹏，孙雅明等．小波包在配电网单相接地故障选线中的应用．电网技术．2000．24(6)．P9～13．
[18]O. Chaari, M. Meunier, F. Brouaye, Wavelets: A New Tool for the Resonant Grounded Power Distribution Systems Relaying. IEEE Trans. on Power Delivery,1996, 11(3), P1301～1308.
[19]O. Chaari, M. Meunier, A Recursive Wavelet Transform Analysis of Earth Fault Currents in Petersen-coil-protected Distribution Networks. Proceedings of the IEEE-SP International Symposium on Time-Frequency and Time-Scale Analysis, Philadelphia, Pennsylvania, USA, October 25～28, 1994, P162～165.
[20]张立华，徐文立．小接地电流系统反相接地故障选线的一种算法．清华大学学报(自然科学版)．1998．38(9)．P75～76．81．
[21]袁进伶，张涛．5～66KV电力系统电容电流自动跟踪补偿及接地选线装置原理及应用．中国电力．1998．31(1)．P67～68．
[22]刘宇，申东日等．小电流系统单相接地选线的两种新思路．继电器．1998．26(4)．P25～28．
[23]桑在中，潘贞存等．小电流接地系统单相接地故障选线测距和定位的新技术．电网技术．1997．21(10)．P50～52．
[24]王慧，范正林等．“S注入法”与选线定位．电力自动化设备．1999．19(3)．P18～20．
[25]曾祥君，尹相根等．基于注入变频信号法的经消弧线圈接地系统控制与保护新方法．中国电机工程学报．2000．20(1)．P29～32．36．
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[31]董新洲，刘建政等．行波的小波表示．全国高等学校电力系统及其自动化专业第十六界学术年会论文集．P916～921．
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[45]林湘宁，刘沛等．小波分析基础理论及其在电力系统中的应用(2)应用综述．电力系统自动化．1997．21(11)．P75～80．
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[62]陈晓科，徐玉琴，杜丁香．小电流接地系统单相接地故障选线新发展．电力自动化设备2002．22(9)．P66～69．
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