高阻接地保护的探究毕业设计说明书(编辑修改稿)

高阻接地保护的探究毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

为绪论。 通过阅读国内外大量相关文献，对高阻接地故障的特点、高阻接地保护的综述等进行总结，同时针对实际应用中存在的问题以及目前的线路保护研究现状，指出目前研究方法存在的一些缺点和今后研究的方向以及研究的意义。 第二章研究了高阻接地故障的网络分析。 通过对线路发生高阻接地故障时故障 点的 电流和 故障 点的电压特征的分析， 得出结论： 当过渡电阻较大时，系统的电流和电压变化很小。 第三章讨论研究了 基于小波理论的高阻故障的检测。 通过对线路发生高阻接地故障时故障电流和零序电流的特征分析，提出了利用故障相电流和零序电流经 沈冬梅：高阻接地保护的探究 9 小波变换后的模极大值的时间及位置特性进行高阻故障识别的方法。 建立输电线路发生高阻接地故障的网络模型， 利用仿真工具 （ MATLAB） 进行仿真 分析高 阻接地故障后各电量的特点 ， 对仿真结果进行分析验证。 第 四 章 研究小波神经网络在高阻接地故障中的应用，对输电线路发生高阻故 障进行检测 ， 对经高阻接地故障 以及正常运行情况进行分析。 第 五 章 通过 分析 传统的纵联零序方向保护， 研究出 改善高阻接地保护性能的新方法。 第 六 章对本文的整体工作进行了总结，并 就后续工作做进一步的展望。 南京工程学院电力工程学院毕业设计（论文） 10 2 输电线路高阻接地故障的网络分析 电力系统中性点运行方式介绍 在我国早期的《接地技术规程》中曾规定，不论电力系统中性点的接地方式如何 ，只要单相接地电流或同点两相接地时的入地电流大于 500 ，则称为大接地短路电流系统；反之，则称 为小接地短路电流系统。 由于此项规定不太合理，所以在后来修订为 SDJ879《电力设备接地技术规程》时，已经将此说法取消 [35]。 电力系统 三相交流发电机、变压器接成星行绕组的公共点，称为电力系统 中性点。 电力系统中性点与大地间的电气连接方式，称为电力系统中性点接地方式。 电力系统的中性点接地 方式有不接地 （中性点绝缘）、经消弧线圈接地、经电抗接地、经电阻接地及直接接地 的等。 我国电力系统广泛采用中性点接地方式 主要有不接地，经消弧线圈接地及直接接地 3种。 根据主要运行特征，可将电力系统按中性点接地方式归纳为两大类。 （ 1） 凡是需要断路器遮断单相接地故障的，属于大电流接地方式（有效接地系统。 （ 2） 凡是单相接地电弧能够瞬间自行熄灭，属于小电流接地方式（非有效接地系统。 大电流 接地系统主要有：中性点有效接地方式，中性点全接地方式（非常有效接地方式），中性点经低电抗、中电阻、低电阻接地方式等。 小电流接地系统主要有：中性点谐振（经消弧线圈）接地方式，中性点不接地方式，中性点经高阻抗接地方式等。 中性点直接接地 ，即系统接地不需要额外的设备，因此 是一种经济的接地方式，得到广泛的应用。 直接接地系统中限流阻抗小， 发生单相 接地会产生巨大的故障电流，造成严重的后果，甚至造成设备和人生 安全。 另外，采用快速动作的断路器能降低大接地电流产生的不利影响。 直接接地系统由于中性点电位稳定在地电位，有效限制了相对地的电势值，最大长期工作电压为运行相电压。 所以这种方式主要适用于 110KV及以上系统。 沈冬梅：高阻接地保护的探究 11 线路单相接地故障分析 当系统发生单相接地故障时，系统由于中性点的 接地方式不同，便会对系统故障相和非故障相工频电压、电流产生不同影响，此外在等效模型分析上也不同。 gREM NK L OAD 图 单电源电力系统 电力系统是由发电机、变压器及输电线路等元件构成。 在单相接地故障中，可以利用由三大基本元件构成的电力系统简图等值回路表示。 图 为单电源组成的电力系统，设在 K 点发生 A 相接地故障，其中 gR 为过渡电阻。 ABCR g( a )R gR gR g1Z 2Z 0Z E 1kI2kI0kI 0N( b ) （ a） A相经过渡电阻接地 （ b） 复合序网 南京工程学院电力工程学院毕业设计（论文） 12 图 （ b） 为 图 单相经过渡电阻接地 A 相接地故障时的复合序网图，从图中可以看出，过渡电阻的存在不影响原来系 统的各序网络， 计及 过渡电阻 gR 后，得到： ( 1 ) ( 1 ) ( 1 )1 2 0 1 2 0 3SAk A k A k A gEI I I Z Z Z R           (） 故障电流： ( 1 ) ( 1 ) ( 1 )1 2 0 1 2 03 3SAk A k A k A k A gEI I I I Z Z Z R             （ ） 由 式 （ ） 可以看出，当接地电阻 gR 增大，故障电流 (1)kAI 就会减小；当 gR =0 时，此时系统正常运行， A 相不接地；当 gR 从 0 变化时，故障电流 (1)kAI 从 0— (1).kAMaxI变化。 K 点短路电压： ( 1 ) ( 1 )1 2 03 3g S AS A k A g gREE I R Z Z Z R      1 2 01 2 0 3S A S AgZ Z ZEEZ Z Z R        （ ） 从 式 （ ） 可以 看出，随着接地电阻的增高，故障点的电压会增大。 当 gR =0时 (1)SAE =0； 当 gR 时，此时系统正常运行；当 gR 从 0变化时， (1)SAE 从 0 (1)SAE 变化。 非故障点的非故障电压 ： ( 1 ) 2 ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) 2 ( 1 ) 2 ( 1 )1 2 0 1 1 2 0 1()S A S A S A S A S A k AE E E E E Z Z Z I             ( 1 ) 101 2 0 3S A S AgZZEEZ Z Z R      () 沈冬梅：高阻接地保护的探究 13 由上可得： 当系统的过渡电阻较大时，线路的电压电流变化不明显。 本章小结 本章分析了 线路发生单相经过过渡电阻接地故障的数学模型，分析了线路 经过过渡电阻单相接地故障时，故障点的电流、电压的数字表达式。 得出当过渡电阻较大时，系统的电流和电压 变化很小的结论。 南京工程学院电力工程学院毕业设计（论文） 14 3 基于小波 理论 的 高阻 故障 的 检测 小波分析概述 小波变换理论的探讨 小波 分析（ wavelet Alysis） 是 20世纪 80年代中期发展起来的一门数学理论和方法，由法国科学家 Grossman和 Morlet在进行地震信号分析时提出的，之后迅速发展。 传统的信号分析是建立在傅里叶便换的基础上的，由于傅里叶分析使用的是全局变换，要么完全在时域，要么完全在频域，因此无法表述信号的时域局域性 质，而这种性质是非平稳信号最根本和 最关键的 性质。 小波分析方法是一种窗口大小 (即窗口面积 )固定但其形状可以改变，时间窗和频率窗都可以改变的时域局域化分析方法，即在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率，在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率，所以被誉为数学显微镜。 正是这种特色，使小波变换具有对信号的自适应性。 小波变换的含义是：把基本小波的函数 ()t 做位移  后，再在不同尺度 a下与待分析信号 x(t)做内积： *1( , ) ( ) ( )x tW T a t x t dtaa   a0 () 等效的频域表示为： *( , ) ( )2 jx aW T a X e d      () 沈冬梅：高阻接地保护的探究 15 式中， ()x ， ()分别是 ()xt ， ()t 的傅里叶变换。 小波变换的时频窗口特性和短时傅里叶变换的时频窗口是不一样的，因为  仅仅影响窗口在相平面时间轴上的位置，而 a不仅影响窗口在频率轴上的位置，也影响窗口的形状。 这样小波变换对不同频率在时域上的取样步长是可调节的， 即在低频时小波变换的时间分辨率较低，而频率分辨率较高；在高频时小波变换的时间分辨率较高，而频率分辨率较低，这正符合低频信号变换缓慢而高频信号 变化迅速的特点。 这便是它优于经典的傅里叶变换和短时傅里叶变换的地方，从 总体上来说，小波变换比短时 傅里叶变换具有更好的时频窗口特性。 由此可见，小波变换具有以下特点和作用 （ 1） 具有多分辨率 (multiresolution)(也叫多尺度 (multiscale)的特点，可以 由粗到细的逐步观察信号。 （ 2） 我们也可以把小波变换看成用基本频率特性为 ()的带通滤波器在不同尺度 a下对信号进行滤波。 由于傅里叶变换的尺度特性，如果 ()t 的傅里叶变换是 ()，则 ()a的傅里叶变换为 ()aa，因此这组滤波器具有品质因素恒定，即相对带宽（带宽和中心频率之比）恒定的特点。 （ 3） 适当地选择基本小波，使 ()t 在时域上为有限支撑 ， ()在频域上也比较集中， 便可以使小波变换在时域、频域都具有表征信号局部特征的能力，有利于检测信号的瞬态或奇异点。 小波 变换提出了变换的时间窗，当需要精确 的低频信息时，采用长的时间窗，当需要精确的高频信息时，采用短的时间窗 [36]。 几种常见的小波 (1)Harr小波 Haar函数是小波分析中最早用到的一个具有紧支撑的正交小波函数，也是最 简单的一个小波函数，是支撑域在 [1,0]t 范围内的单个矩形波。 Haar函数定义如下： 南京工程学院电力工程学院毕业设计（论文） 16 11, 0210, 1()21,tttoth er   （ ） Harr小波在时域上是不连续的，作为基小波性能不是特别好， 但是有计算简单的优点。 （ 1） Daubechies小波 (dbN小波 ) Daubechies小波是世界著名的小波分析学者 Inrid Daubechies构造的小波函数，我们一般简写为 db， N是小波的阶数。 令 1 11()N N k kkkp y C y ，其中 1NkkC 为二项式系数，则有 2 220 ( ) ( c o s ) ( sin )Nmp  （ ） 式中 210 01() 2N jkKme  Daubechies小波具有以下特点： （ a） 在时域上是有限支撑的，即 ()t 长度有限，而且其高阶原点 ( ) 0p tt  ， p = 0 − N； N值越大 ， ()t 得长度就越长； （ b） 在频域上 ()在 0 处有 N阶零点； （ c） ()t 和它的整数位 移正交归一，即 ( ) ( )kt t k d t ； （ d） 小波函数 ()t 可以有所谓“尺度函数” ()t 求出来。 尺度函数 ()t 为低 通函数，长度有限，支撑域在 0 ~ 2 1tN的范围内。 （ 3） Mexian Hat(mexh)小波 Mexian Hat函数为 Gauss函数的二阶导数 22 2( ) (1 )tt t e  () 沈冬梅：高阻接地保护的探究 17 22 2() a e     () 墨西哥帽函数在时间域和频率域都有很好的局域化，并且满足 ( ) 0R t dt 由 于它不存在尺度函数，所以此小波函数不具有正交性。 （ 4） Morlet小波 它是高斯包络下的单频率负正弦函。