输电线路高阻故障建模及其检测方法研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20111100361硕士学位论文类别:全日制硕士研究生题目：输电线路高阻故障建模及其检测方法研究英文题目：ModelingandDetectionMethodofHighImpedanceFaultsinEHVTransmissionLines研究生：陈承学科名称：电力系统及其自动化指导教师：李春明教授二○一四年四月万方数据万方数据内蒙古工业大学硕士学位论文摘要高阻接地故障（HIF）是一种很难被传统的继电保护装置所检测的单相接地故障，虽然其对电力系统本身危害并不大，但是如果不能及时处理，当人靠近故障点时会有接

2、触高电压的危险，HIF通常会伴随着电弧，容易引发火灾，会给生命和财产造成重大的损失。精确的数学模型、仿真模型和保护算法一直以来都是HIF的研究难点。课题对HIF进行了分析，总结了其故障特征，根据HIF的电弧和非线性特性，故障电流的特征表现集中在暂态部分和稳态部分。基于已有的实测数据和实际物理过程，通过数值分析方法及电弧方程建立了一个新的HIF数学模型。在EMTP中搭建了两端带并联电抗器的750kV输电线路模型，以及由一组非线性时变电阻和一个动态电弧模型组成的HIF仿真模型。针对HIF在不同频带下的故障特征，提出了一个包含4个算法的综合检测算法，这个算法

3、分为故障启动判别和HIF判别两个部分。故障启动判别部分由故障启动算法构成，算法采用小波包变换，构造了两个不同中心频率的带通滤波器，通过比较固定时间窗内这两个频带中暂态信号的谱能量判断输电线路是否发生故障。HIF判别部分由基波算法、谐波算法和高频算法构成，这三个算法的输入信号为电流信号，基波算法的输入信号在工频采样后通过傅里叶变换提取故障特征，执行工频判据；谐波算法则基于平均值的故障分量来消除背景谐波的干扰，执行谐波判据；高频算法在高频采样后，通过计算窗内的小波变换模极大值，执行高频判据；三个算法以组合逻辑“或”的关系共同对HIF进行判别。最后，对模型和

4、算法进行了仿真分析，通过定义“故障集合”和“故障假设空间”，解释了各个算法间的逻辑关系。仿真结果表明，建立的HIF数学模型、仿真模型和综合检测算法的物理过程清晰，计算精度高，逻辑关系明确。关键词:高阻接地故障；暂态分析；建模与仿真；综合检测算法；故障集合万方数据内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractHighimpedancefault(HIF)isasortofsingle-phasegroundfaultthatcan’tbedetectedbythetraditionalrelay-protectiondevices.Althoughthere

5、islittleriskofthepowersystem,therewillalsoexistdangerousofcontactingtohighvoltagewhenpeopleisclose,ifnotpromptlytreated.HIFisusuallyaccompaniedwitharc,anditiseasytofire,causingdamagetolifeandproperty.Theaccuratelymathematicalmodels,simulationmodelsandprotectionalgorithmsofHIFont

6、ransmissionlinesarethepersistentanddifficultproblems.ThispapersummarizedthefaultfeaturesofHIF.Arandomcurrentoffault，causedbythearcingandnonlinearfeaturesofHIF，hascertainfeaturesintransientandsteadystate.Basedonthemeasureddataandphysicalphenomena,anewmathematicalmodelofHIFwaspres

7、entedbynumericalanalysismethodsandarcequations.UsingEMTP,inthe750KVtransmissionlines,themodelofHIFincludesagroupofnonlineartime-varyingresistancesandadynamicarcresistance.Basedonthefaultfeaturesunderdifferentbands,thispaperestablishedHIFcomprehensivedetectionalgorithmscontaining

8、fouralgorithms.ComprehensiveHIFdetectionmethodi