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我国中低压配电网广泛采用小电流接地系统,其优点是可以提高配电网供电可靠性,但其单相接地故障选线问题是一直未得到彻底解决的一大难题。长期以来国内外学者就选线的原理和技术方面做了广泛而深入的研究,提出了基于不同故障特征的选线方法,但实际应用的效果并不理想。究其原因,每种选线方法都有其适用范围和局限性,不可能完全适用于各种复杂的现场情况。
在上述背景下,本文对国内外现存的各种选线方法进行了比较,并分析了中性点不同接地方式下单相接地故障的暂态和稳态特性。在此基础上,提出了一种运用集成神经网络实现多重判据融合的综合选线方法,使得暂稳态判据形成优势互补,有效地克服了单一判据由于适用条件的限制而选线效果不理想的缺陷,从而提高了选线的准确性和可靠性。
首先,在介绍了小波分析的基本理论、分析方法以及其在暂态突变信号和微弱信号分析中的应用的基础上,利用小波变换的奇异性检测原理和模极大值理论构造基于小波分析的暂态判据。详细分析了小波变换在故障特征提取和高频噪声滤除方面显示出的优越性,以及针对电网暂态信号的特性如何处理各种影响判据准确性和可靠性的数学环节,并具体给出了算法实现的软件程序。
其次,稳态判据采用正受关注的零序直流保护原理,文中对其直流检测源电路进行了改进,在保证判据选线效果的同时,提高了系统的安全性和适用性。进而运用状态空间建模的方法,建立改进后零序直流保护系统的动态数学模型,将分布电容纳入建模过程,并讨论了检测信号之间,以及检测信号和分布电容、接地电阻、消弧线圈支路的隔直电容等影响因素之间的多重关系,论证了判据的可行性和有效性。进而证明了判据特有的保护跳闸功能,以及了它在小电流接地选线和保护方面功能的集成性。
然后,基于信息融合技术和神经网络理论,设计出利用集成神经网络实现多重判据融合的方案。根据子网络的组建原则,对暂稳态判据提取的故障特征进行预处理和信息分配,作为集成神经网络中子网络的输入,然后根据专家经验和集成网络的实现策略构造决策层的置信权矩阵,对子网络的初级判决结果进行决策融合,最终由判决规则根据决策融合的结果区分出故障线路,并给出了相应算法实现的软件程序。
最后,通过MATLAB仿真平台和模拟电网实验平台进行大量的仿真和验证性实验,结果表明本文提出的选线方法可以充分发挥不同判据各自的优势,扩大选线结果的有效区域,比单一选线方法具有更广泛的适应性和更强的容错性,有效提高了选线的准确性和可靠性,从而为小电流接地系统单相接地故障选线提供了一条新的途径。