相关分析之故障选线

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1、电力系统信号处理小组作业题目相关分析小组成员刘浩然、刘建恒、张洪杰、刘超专业电力工程18班2017年12月11日摘要提出了一种利用零序电流暂态主频分量相关性来进行小电流接地系统故障选线的新方法，以解决单纯利用零序电流选线效果不佳的问题。利用故障后非故障线路暂态主频分量波形相似，而故障线路与非故障线路之间有着明显区别的特点，对其进行相关性分析，得出综合相关系数，实现正确选线。理论计算及仿真结果表明，该方法准确可靠，抗干扰能力强，无须整定，不受故障初相角、接地电阻、故障距离及接地方式的影响，进一步提高了保护的裕度。本文在深入研究变压器励磁涌流与区内故障电流波形特

2、性差界的基础上，将拟合曲线与原采样波形数据做相关性分析，计算二者的相关系数，以此來识别励磁涌流与区内故障电流。理论分析和MATLAB/Sinwlink仿真结果表明：该算法具有原理清晰、区分度高、很强的抗TA饱和能力，且易于在微机中实现等优点。目录摘要I目录II第1章绪论1第2章故障介绍32」小电流接地系统单相接地故障暂态分析32.2励磁涌流介绍4第3章相关性分析及流程63.1小电流单相接地故障的相关性分析以及选线流程63.1.1小电流单相接地故障的相关性分析63.2.2选线流程73.2励磁涌流的相关性分析和判别83.2.1励磁涌流的相关性分析8第4章相关分析

3、的仿真研究104.1小电流接地仿真研究104.1」无噪声下的输电线路故障仿真模型错误!未定义书签。4.1.2有噪声下的输电线路故障仿真模型错误!未定义书签。第1章绪论我国配电网广泛采用小电流接地系统，这种运行方式可有效提高配电网的可靠性，但其发生单相接地故障时，故障电流特征微弱，选线问题一直是困扰电力工作者的难题。目前，故障选线研究已经取得一些成果，但仍然存在一些困难和限制。现有选线方法主要有稳态信息法、人工注入法和暂态信息法三种。总的来说，稳态信息法主要困难是故障电流微弱，电弧不稳定，因此测得的信号可靠性不高，容易产生课判。人工注入法在现场应用中有一定的效

4、果，但不能检测瞬时性和间歇性故障，且需要增加信号注入设备，投资大。暂态信息法由于故障特征明显，且不受消弧线圈及电弧不稳定的影响，具有检测灵敏度高的优点，因而成为研究的热点。现有文献对故障的暂态特性分析还不够深入，多数仅从不同角度对暂态特性做了笼统的分析，缺乏综合分析。传统上采用傅里叶算法提取暂态信号，该算法建立在采样信号为周期性的基础上，和实际的故障暂态信号的非周期性特征不符，容易产生较大的误差，难以反映真实信号的组成。有的文献提出了暂态零序电流选线法，但该电流信号包含工频分量、衰减的直流分量、噪声等成分，如果不加以处理，会降低选线的准确性，甚至课判。有的文

5、献利用小波包的良好的分频特性，先选择暂态零序电流的特征频段，通过比较它们的极性和幅值来实现故障选线。但由于暂态量频率成分受网络参数、故障时刻等多种因素的影响，不同线路暂态量的频率分布也不总是完全一致。针对以上选线方法的不足，本文在对小电流接地故障暂态信号特征分析的基础上，利用Prony算法提取出各线路零序电流的暂态主频成分，得到波形相应的相位和幅值，在一定的数据窗下进行相关性分析，求得各线路的综合相关系数，选岀故障线路。经理论计算及仿真表明，该方法具有适应能力强、计算量小、无须整定和选线可靠性高的优点。变压器差动保护一直受到励磁涌流问题的困扰，在2002^2

6、006年间，220kV及以上变压器保护的正确动作率仅为81.912%,远不如100MW及以上发电机保护的98.476%。因此，为了保证变压器差动保护动作的正确率，就必须有效的识别励磁涌流与区内故障电流。目前，变压器主保护的现场系统，主耍采用以差动电流波形特性为依据的二次谐波制动原理和间断角原理來识别励磁涌流。其屮二次谐波制动原理因为算法简单,易于在微机中实现，并且具有较好的抗TA饱和能力，所以应用得最为广泛。但是为了防止励磁涌流引起差动保护误动作，实际应用中往往采用谐波比最大相制动的方式。这虽然提高了对励磁涌流的制动性，但却严重降低了某些区内故障情况的速动性

7、，严重时将延迟Is〜2s。另外，由于如今变压器铁磁材料的改进，使得励磁涌流中的二次谐波含量有所降低。另一方面，在高压输电线路中，由于长线路和电缆线分布屯容的存在以及电网中□益増多的无功补偿装置的影响，使得区内故障电流的二次谐波含量比以往高，导致传统二次谐波制动原理的正确动作率下降。为了解决二次谐波制动原理面临的困境，许多科研工作者相继提出了诸多识别励磁涌流的新方法。如磁通特性识别法、等值回路方程识别法和等效瞬时电感识别法等，这些方法都需要用到电压互感器，增加了保护系统装置的复杂性及互感器采样线路断线的可能性。另一类仅采用电流量來识别励磁涌流，如波形正弦度特征

8、识别法、人工神经网络识别法和小波变换识别法等，这些方