多源信息融合的小电流接地故障选线方法的研究

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随着我国综合国力不断增强、经济迅速发展,日新月异的高速发展时代需要稳定可靠的电力系统进行支撑,因此工作人员必须保证电力系统稳定,可靠的运行。我国3k V~66k V配电网的接地方式基本都采用小电流接地,当发生这种类型的故障时,其特性为暂态时间短、故障信号特征弱并且难以提取的特性,这使得选线难度增加。近些年来,虽然有许多选线方法被提出,但任何单一的选线方法都很难适应配电系统的复杂性,因此需要研究高效可行的方法。首先,分析了三种不同接地方式下的小电流接地系统下的单相接地故障暂态特征与稳态特征,给出了三种不同接地方式下发生单相接地故障时的对地电容电流分布图,并分别给出了系统电压与电流的计算公式,总结出在不同中性点接地方式下的零序电流特性,包括故障时期的暂态电容电流、暂态电感电流、暂态接地电流等。其次,搭建了基于MATLAB的小电流接地故障模型,分别改变故障点位置、故障初始角、故障接地电阻这三个对稳态、暂态特征影响最大的三个因素,通过设置比较7种不同的故障情况,得出了故障点距离母线远(25km)、故障初始角为0°、故障接地电阻大(2000Ω)时其故障特征最不明显,方便进行后续分析。接着,使用基于稳、暂态量的传统选线方法进行仿真故障选线,零序电流基波、零序电流五次谐波比幅比相法、针对消弧线圈接地的有功功率法、无功功率法;对于稳态量选线,根据故障线路的五次谐波和有功功率幅值最大且方向与其余非故障线路相反的特点进行判断。对于暂态量选线,选用了暂态零序电流比较法和基于VMD算法下的IMF1能量占比两种方法,给出了选线判据和选线流程,同时,利用MATLAB/SIMULINK搭建了仿真模型加以验证,可以得到上述无论基于稳态量还是暂态量而言,都具有较高的准确性,但是当改变接地故障发生的条件(故障初始角、故障距离、故障接地电阻)时,会出现误判。最后,为了更好的解决上述问题,基于D-S证据理论,进行故障信息融合,实现了对四个单一判据的融合,并充分利用了每个单一判据的选线特性。基于D-S证据理论进行证据组合,首先对融合特征量进行选取,构造故障测度函数,计算各方法下各条线路的函数信任值,利用分布式融合的算法并结合证据合成规则进行证据组合,得到最终的信度函数值进行证据组合,得出结果。分别改变不同的故障条件,多次仿真测试,可以验证融合判据在故障选线方面的可行性。
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