配电网弱故障接地保护与定位方法研究

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1、国内图书分类号:TM773密级：公开国际图书分类号:470-40西南交通大学研究生学位论文配电网弱故障接地保护与定位方法研究年级2013级姓名张姝申请学位级别工学博士专业电气工程指导教师何正友教授二零一八年五月ClassifiedIndex:TM773U.D.C:440-70SouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationSTUDYONWEAKFAULTGROUNDINGPROTECTIONANDLOCATIONINDISTRIBUTIONNETWORKGrade:2013Candidate:ShuZhang

2、AcademicDegreeAppliedfor:Ph.DSpeciality:ElectricalEngineeringSupervisor:ZhengyouHeMay.2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密□√，使用本授权书。（请在以

3、上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：(1)利用特征频带内各馈线的零序电压与积分电流的比值关系，提出了基于电压-积分电流特征的接地保护方法。该方法能够实现高/低阻故障判据阈值的统一，对高阻值故障和系统双线故障等工况表现优良。

4、对应内容在论文2.3节。(2)在分析小电流接地系统故障区段上下游故障谐振导纳的基础上，定义了零序电流暂态重心频率，提出了基于线路暂态重心频率的配电网故障区段识别方法。采用K-means聚类分析，解决了线路重心频率提取误差的问题。该方法对弧光高阻接地故障具有良好的适应性。对应内容在论文3.3和3.4节。(3)在考虑电缆金属护层结构的基础上，提出了基于双阻抗模型的三相单芯电缆自恢复故障定位方法。该方法能够计及电缆护层接地等结构，反映三相单芯金属护层的电气行为。同时，该方法利用电缆首端监测的电流电压波形，在较短故障时间下得到故障位置信息，能够为发现电缆线路的潜在故障提

5、供依据。对应内容在论文4.4节。(4)在引入线路末端低压变压器侧电压幅值的基础上，提出了基于工频广域信息的配电网故障精确定位方法。依据构造的故障差异序列和差异变化因子，通过网络位置节点和线路距离的迭代，实现对故障区段和故障位置的精确判定，避免了辐射状网络下故障位置多估计问题。对应内容在论文5.3和5.5节。作者签名：日期：西南交通大学博士研究生学位论文第I页摘要供电可靠性是配电网运行安全中最关注的问题之一。由于配电网为系统向用户供电的最末端，其区域覆盖性广、线路复杂和运行方式多的特点，导致配电网的故障频发。因此，在实际的系统中，快速故障定位、隔离和故障清除是减少

6、故障停电时间及故障停电次数的重要方式。然而，在配电网故障中产生频率最多也是最难处理的则是小电流接地系统的单相接地故障，各类接地介质导致的高阻故障以及电缆线路老化引发的间歇性电弧故障等一系列故障特征微弱的弱故障问题。为此，本论文围绕配电网故障诊断中的接地保护与故障定位开展研究，着重解决配电网中常见的弱故障选线与定位难题。论文的主要工作有：(1)在解决小电流接地系统接地保护方面，论文提出了基于电压与积分流特征的单相接地故障馈线识别方法。通过分析母线馈出线不同参数线路的零序网络相频特性，确定适合故障表征的特征频带。利用高通滤波器，提取线路故障特征暂态量，论文定义了以电

7、压与积分电流特征为基础的综合比例因子作为故障判据。大量仿真表明，该算法在不同故障馈线，不同故障电阻，不同故障初相角等工况下，能够有效的识别故障馈线。同时，能够适用于不同的中性点接地系统，特别在双线故障和高阻值故障条件下有良好的性能。(2)在解决小电流接地系统高阻故障区段识别方面，论文首先通过实验测试草地、沙、砖、钢筋混泥土、石头以及新鲜树枝等介质接地故障的时频能量特性，利用故障后两个周期部分高频频带内的时频能量占比序列，构建了高阻故障检测判据。利用故障区段上下游线路零序电流重心频率各异的特征，提出了基于线路暂态重心频率的配电网故障区段识别方法。在频谱混杂严重的复

8、杂拓扑分支网络中，依据时