基于暂态信息的配电网单相接地故障测距研究

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1、基于暂态信息的配电网单相接地故障测距研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：唐辰旭指导教师：唐昆明副教授专业：电气工程学科门类：工学重庆大学电气工程学院二O一四年五月FaultLocationofSingle-PhaseEarthforDistributionNetworkBasedonTransientInformationAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMast

2、er’sDegreeofEngineeringByTangChenxuSupervisedbyAssociateProf.TangKunmingSpecialty：ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2014重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着社会的发展，电力消费日益增长，配电网的供电可靠性越来越受到电力部门和电力用户的关注。相关数据表明，配电网故障中

3、的70％以上是单相接地故障，其中绝大多数是瞬时性故障。目前配电网属于小电流接地系统，发生单相接地故障后的稳态电流微弱，特征不明显，传统的基于故障稳态量的测距方法会受到一定限制。然而，故障后的暂态信息充分，能完整地反映故障发生的过程和特点，利用该信息，不仅能定位永久性故障点，而且能定位瞬时性故障点。因此，基于暂态信息的配电网故障测距研究，具有较大的理论意义和实用价值。本文首先分析了配电网发生单相接地故障后的暂态特征。其次，利用拉氏变换，推导了零状态网络中线路分布参数的象函数模型。基于此模型以及象函

4、数的对称分量变换，分析了系统发生短路后的暂态过程及其计算方法。同时，也介绍了线路零序参数的频率特性，为后文的故障测距奠定了理论基础。本文利用零序网络，结合线路分布参数的象函数模型，提出了一种基于Stehfest算法的双端测距方法。在不考虑线路零序参数的频率特性和考虑其频率特性两种情况下，分别列写了象函数测距方程。由Stehfest算法对该测距方程进行数值反演，并通过搜索法求取区间内测距方程的最小值，得到了该方程的数值计算矩阵，以该矩阵行元素的平方和最小为目标，确定了故障距离。本文在EMTP中搭建

5、了仿真模型，并通过MATLAB计算，验证了该方法的正确性。采用该双端测距算法，本文用研制的XSJ-1610故障测距样机，开展了动模实验，进一步验证了该方法的实用性。同时，本文根据测量端零序电压（或零序电流）中暂态分量的频率、衰减时间常数与故障距离的关系，提出了一种基于特征根的单端测距方法。该方法通过测量端口零序电压与故障端口的象函数关系，得到了单端测距方程，结合特征频段（SFB）的性质，提出了该方程的等效形式。将测量端所提取得到的SFB内的特征根经过衰减时间常数的修正后，代入该方程，并通过搜索法

6、求取区间内测距方程幅值的最小值，得到了该方程的幅值计算矩阵，以该矩阵行元素和最小为目标，确定了故障距离。同样，通过仿真实验和动模实验验证了该单端测距方法的正确性和实用性。关键词：配电网单相接地，分布参数模型，象函数，Stehfest数值反演，特征根I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWiththedevelopmentofsocietyandincreasingelectricityconsumption,thereliabilityofdistributionnetworkismor

7、eandmoreconcernedbyelectricitysectorandelectricityusers.Accordingtotherelevantdatashowthatdistributionnetworkfaultinthe70%aboveisthesinglephasegroundingfault,andmostofthemtransientfaultlocation.Currentdistributionisforsmallcurrentneutralgroundingsyst

8、em,thesteadycurrentweakfeatureisnotobviousaftersinglephasetogroundfaultoccurred,thetraditionalfaultlocationmethodsbasedonsteady-stateinformationarelimited.However,thetransientinformationisfullanditreflectsthefailureoftheprocessandcharacteristicscompl