【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為緒論。通過(guò)閱讀國(guó)內(nèi)外大量相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)高阻接地故障的特點(diǎn)、高阻接地保護(hù)的綜述等進(jìn)行總結(jié)，同時(shí)針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題以及目前的線路保護(hù)研究現(xiàn)狀，指出目前研究方法存在的一些缺點(diǎn)和今后研究的方向以及研究的意義。 第二章研究了高阻接地故障的網(wǎng)絡(luò)分析。通過(guò)對(duì)線路發(fā)生高阻接地故障時(shí)故障 點(diǎn)的 電流和 故障 點(diǎn)的電壓特征的分析， 得出結(jié)論： 當(dāng)過(guò)渡電阻較大時(shí)，系統(tǒng)的電流和電壓變化很小。 第三章討論研究了 基于小波理論的高阻故障的檢測(cè) 。通過(guò)對(duì)線路發(fā)生高阻接地故障時(shí)故障電流和零序電流的特征分析，提出了利用故障相電流和零序電流經(jīng) 沈冬梅：高阻接地保護(hù)的探究 9 小波變換后的模極大值的時(shí)間及位置特性進(jìn)行高阻故障識(shí)別的方法 。 建立輸電線路發(fā)生高阻接地故障的網(wǎng)絡(luò)模型， 利用仿真工具 （ MATLAB） 進(jìn)行仿真 分析高 阻接地故障后各電量的特點(diǎn) ， 對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析驗(yàn)證 。 第 四 章 研究小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在高阻接地故障中的應(yīng)用，對(duì)輸電線路發(fā)生高阻故 障進(jìn)行檢測(cè) ， 對(duì)經(jīng)高阻接地故障 以及正常運(yùn)行情況進(jìn)行分析 。 第 五 章 通過(guò) 分析 傳統(tǒng)的縱聯(lián)零序方向保護(hù)， 研究出 改善高阻接地保護(hù)性能的新方法 。 第 六 章對(duì)本文的整體工作進(jìn)行了總結(jié)，并 就后續(xù)工作做進(jìn)一步的展望 。 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 2 輸電線路高阻接地故障的網(wǎng)絡(luò)分析 電力系統(tǒng)中性點(diǎn)運(yùn)行方式介紹 在我國(guó)早期的《接地技術(shù)規(guī)程》中曾規(guī)定，不論電力系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地方式如何 ，只要單相接地電流或同點(diǎn)兩相接地時(shí)的入地電流大于 500? ，則稱為大接地短路電流系統(tǒng)；反之，則稱 為小接地短路電流系統(tǒng)。由于此項(xiàng)規(guī)定不太合理，所以在后來(lái)修訂為 SDJ879《電力設(shè)備接地技術(shù)規(guī)程》時(shí)，已經(jīng)將此說(shuō)法取消 [35]。 電力系統(tǒng) 三相交流發(fā)電機(jī)、變壓器接成星行繞組的公共點(diǎn)，稱為電力系統(tǒng) 中性點(diǎn)。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)與大地間的電氣連接方式，稱為電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式。電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)接地 方式有不接地 （中性點(diǎn)絕緣）、經(jīng)消弧線圈接地、經(jīng)電抗接地、經(jīng)電阻接地及直接接地 的等 。 我國(guó)電力系統(tǒng)廣泛采用中性點(diǎn)接地方式 主要有不接地，經(jīng)消弧線圈接地及直接接地 3種。 根據(jù)主要運(yùn)行特征，可將電力系統(tǒng)按中性點(diǎn)接地方式歸納為兩大類 。 （ 1） 凡是需要斷路器遮斷單相接地故障的，屬于大電流接地方式（有效接地系統(tǒng)。 （ 2） 凡是單相接地電弧能夠瞬間自行熄滅，屬于小電流接地方式（非有效接地系統(tǒng)。 大電流 接地系統(tǒng)主要有：中性點(diǎn)有效接地方式，中性點(diǎn)全接地方式（非常有效接地方式），中性點(diǎn)經(jīng)低電抗、中電阻、低電阻接地方式等。 小電流接地系統(tǒng)主要有：中性點(diǎn)諧振（經(jīng)消弧線圈）接地方式，中性點(diǎn)不接地方式，中性點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地方式等。 中性點(diǎn)直接接地 ，即系統(tǒng)接地不需要額外的設(shè)備，因此 是一種經(jīng)濟(jì)的接地方式，得到廣泛的應(yīng)用。直接接地系統(tǒng)中限流阻抗小， 發(fā)生單相 接地會(huì)產(chǎn)生巨大的故障電流，造成嚴(yán)重的后果，甚至造成設(shè)備和人生 安全。另外，采用快速動(dòng)作的斷路器能降低大接地電流產(chǎn)生的不利影響。 直接接地系統(tǒng)由于中性點(diǎn)電位穩(wěn)定在地電位，有效限制了相對(duì)地的電勢(shì)值，最大長(zhǎng)期工作電壓為運(yùn)行相電壓。所以這種方式主要適用于 110KV及以上系統(tǒng)。 沈冬梅：高阻接地保護(hù)的探究 11 線路單相接地故障分析 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，系統(tǒng)由于中性點(diǎn)的 接地方式不同，便會(huì)對(duì)系統(tǒng)故障相和非故障相工頻電壓、電流產(chǎn)生不同影響，此外在等效模型分析上也不同。 gREM NK L OAD 圖 單電源電力系統(tǒng) 電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)、變壓器及輸電線路等元件構(gòu)成。在單相接地故障中，可以利用由三大基本元件構(gòu)成的電力系統(tǒng)簡(jiǎn)圖等值回路表示。 圖 為單電源組成的電力系統(tǒng)，設(shè)在 K 點(diǎn)發(fā)生 A 相接地故障，其中 gR 為過(guò)渡電阻。 ABCR g( a )R gR gR g1Z ?2Z ?0Z ?E? 1kI2kI0kI 0N( b ) （ a） A相經(jīng)過(guò)渡電阻接地 （ b） 復(fù)合序網(wǎng) 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 （ b） 為 圖 單相經(jīng)過(guò)渡電阻接地 A 相接地故障時(shí)的復(fù)合序網(wǎng)圖，從圖中可以看出，過(guò)渡電阻的存在不影響原來(lái)系 統(tǒng)的各序網(wǎng)絡(luò)， 計(jì)及 過(guò)渡電阻 gR 后，得到： ( 1 ) ( 1 ) ( 1 )1 2 0 1 2 0 3SAk A k A k A gEI I I Z Z Z R? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? (） 故障電流： ( 1 ) ( 1 ) ( 1 )1 2 0 1 2 03 3SAk A k A k A k A gEI I I I Z Z Z R? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? （ ） 由 式 （ ） 可以看出，當(dāng)接地電阻 gR 增大，故障電流 (1)kAI? 就會(huì)減??；當(dāng) gR =0 時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)正常運(yùn)行， A 相不接地；當(dāng) gR 從 0?? 變化時(shí)，故障電流 (1)kAI? 從 0— (1).kAMaxI?變化。 K 點(diǎn)短路電壓： ( 1 ) ( 1 )1 2 03 3g S AS A k A g gREE I R Z Z Z R? ? ??? ? ? ? 1 2 01 2 0 3S A S AgZ Z ZEEZ Z Z R? ? ?? ? ????? ? ? ? （ ） 從 式 （ ） 可以 看出，隨著接地電阻的增高，故障點(diǎn)的電壓會(huì)增大。當(dāng) gR =0時(shí) (1)SAE =0； 當(dāng) gR?? 時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)正常運(yùn)行；當(dāng) gR 從 0?變化時(shí)， (1)SAE 從 0 (1)SAE 變化。 非故障點(diǎn)的非故障電壓 ： ( 1 ) 2 ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) 2 ( 1 ) 2 ( 1 )1 2 0 1 1 2 0 1()S A S A S A S A S A k AE E E E E Z Z Z I? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ( 1 ) 101 2 0 3S A S AgZZEEZ Z Z R??? ? ???? ? ? ? () 沈冬梅：高阻接地保護(hù)的探究 13 由上可得： 當(dāng)系統(tǒng)的過(guò)渡電阻較大時(shí)，線路的電壓電流變化不明顯。 本章小結(jié) 本章分析了 線路發(fā)生單相經(jīng)過(guò)過(guò)渡電阻接地故障的數(shù)學(xué)模型，分析了線路 經(jīng)過(guò)過(guò)渡電阻單相接地故障時(shí)，故障點(diǎn)的電流、電壓的數(shù)字表達(dá)式。 得出當(dāng)過(guò)渡電阻較大時(shí)，系統(tǒng)的電流和電壓 變化很小的結(jié)論。 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 3 基于小波 理論 的 高阻 故障 的 檢測(cè) 小波分析概述 小波變換理論的探討 小波 分析（ wavelet Alysis） 是 20世紀(jì) 80年代中期發(fā)展起來(lái)的一門數(shù)學(xué)理論和方法，由法國(guó)科學(xué)家 Grossman和 Morlet在進(jìn)行地震信號(hào)分析時(shí)提出的，之后迅速發(fā)展。 傳統(tǒng)的信號(hào)分析是建立在傅里葉便換的基礎(chǔ)上的，由于傅里葉分析使用的是全局變換，要么完全在時(shí)域，要么完全在頻域，因此無(wú)法表述信號(hào)的時(shí)域局域性 質(zhì)，而這種性質(zhì)是非平穩(wěn)信號(hào)最根本和 最關(guān)鍵的 性質(zhì)。小波分析方法是一種窗口大小 (即窗口面積 )固定但其形狀可以改變，時(shí)間窗和頻率窗都可以改變的時(shí)域局域化分析方法，即在低頻部分具有較高的頻率分辨率和較低的時(shí)間分辨率，在高頻部分具有較高的時(shí)間分辨率和較低的頻率分辨率，所以被譽(yù)為數(shù)學(xué)顯微鏡。正是這種特色，使小波變換具有對(duì)信號(hào)的自適應(yīng)性。 小波變換的含義是：把基本小波的函數(shù) ()t? 做位移 ? 后，再在不同尺度 a下與待分析信號(hào) x(t)做內(nèi)積： *1( , ) ( ) ( )x tW T a t x t dtaa ????? ???? a0 () 等效的頻域表示為： *( , ) ( )2 jx aW T a X e d??? ? ? ?? ????? ? () 沈冬梅：高阻接地保護(hù)的探究 15 式中， ()x? ， ()??分別是 ()xt ， ()t? 的傅里葉變換。 小波變換的時(shí)頻窗口特性和短時(shí)傅里葉變換的時(shí)頻窗口是不一樣的，因?yàn)?? 僅僅影響窗口在相平面時(shí)間軸上的位置，而 a不僅影響窗口在頻率軸上的位置，也影響窗口的形狀。這樣小波變換對(duì)不同頻率在時(shí)域上的取樣步長(zhǎng)是可調(diào)節(jié)的， 即在低頻時(shí)小波變換的時(shí)間分辨率較低，而頻率分辨率較高；在高頻時(shí)小波變換的時(shí)間分辨率較高，而頻率分辨率較低，這正符合低頻信號(hào)變換緩慢而高頻信號(hào) 變化迅速的特點(diǎn)。這便是它優(yōu)于經(jīng)典的傅里葉變換和短時(shí)傅里葉變換的地方，從 總體上來(lái)說(shuō)，小波變換比短時(shí) 傅里葉變換具有更好的時(shí)頻窗口特性。 由此可見(jiàn)，小波變換具有以下特點(diǎn)和作用 （ 1） 具有多分辨率 (multiresolution)(也叫多尺度 (multiscale)的特點(diǎn)，可以 由粗到細(xì)的逐步觀察信號(hào)。 （ 2） 我們也可以把小波變換看成用基本頻率特性為 ()??的帶通濾波器在不同尺度 a下對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波。由于傅里葉變換的尺度特性，如果 ()t? 的傅里葉變換是 ()??，則 ()a??的傅里葉變換為 ()aa??，因此這組濾波器具有品質(zhì)因素恒定，即相對(duì)帶寬（帶寬和中心頻率之比）恒定的特點(diǎn)。 （ 3） 適當(dāng)?shù)剡x擇基本小波，使 ()t? 在時(shí)域上為有限支撐 ， ()??在頻域上也比較集中， 便可以使小波變換在時(shí)域、頻域都具有表征信號(hào)局部特征的能力，有利于檢測(cè)信號(hào)的瞬態(tài)或奇異點(diǎn)。 小波 變換提出了變換的時(shí)間窗，當(dāng)需要精確 的低頻信息時(shí)，采用長(zhǎng)的時(shí)間窗，當(dāng)需要精確的高頻信息時(shí)，采用短的時(shí)間窗 [36]。 幾種常見(jiàn)的小波 (1)Harr小波 Haar函數(shù)是小波分析中最早用到的一個(gè)具有緊支撐的正交小波函數(shù)，也是最 簡(jiǎn)單的一個(gè)小波函數(shù)，是支撐域在 [1,0]t? 范圍內(nèi)的單個(gè)矩形波。 Haar函數(shù)定義如下： 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 11, 0210, 1()21,tttoth er?? ????? ????????? （ ） Harr小波在時(shí)域上是不連續(xù)的，作為基小波性能不是特別好， 但是有計(jì)算簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。 （ 1） Daubechies小波 (dbN小波 ) Daubechies小波是世界著名的小波分析學(xué)者 Inrid Daubechies構(gòu)造的小波函數(shù)，我們一般簡(jiǎn)寫(xiě)為 db， N是小波的階數(shù)。 令 1 11()N N k kkkp y C y? ?????，其中 1NkkC?? 為二項(xiàng)式系數(shù)，則有 2 220 ( ) ( c o s ) ( sin )Nmp??? ? （ ） 式中 210 01() 2N jkKme??? ???? Daubechies小波具有以下特點(diǎn)： （ a） 在時(shí)域上是有限支撐的，即 ()t? 長(zhǎng)度有限，而且其高階原點(diǎn) ( ) 0p tt? ?? ， p = 0 ? N； N值越大 ， ()t? 得長(zhǎng)度就越長(zhǎng)； （ b） 在頻域上 ()??在 0?? 處有 N階零點(diǎn)； （ c） ()t? 和它的整數(shù)位 移正交歸一，即 ( ) ( )kt t k d t?? ????； （ d） 小波函數(shù) ()t? 可以有所謂“尺度函數(shù)” ()t? 求出來(lái)。尺度函數(shù) ()t? 為低 通函數(shù)，長(zhǎng)度有限，支撐域在 0 ~ 2 1tN??的范圍內(nèi)。 （ 3） Mexian Hat(mexh)小波 Mexian Hat函數(shù)為 Gauss函數(shù)的二階導(dǎo)數(shù) 22 2( ) (1 )tt t e? ?? () 沈冬梅：高阻接地保護(hù)的探究 17 22 2() a e ?? ? ?? ?? () 墨西哥帽函數(shù)在時(shí)間域和頻率域都有很好的局域化，并且滿足 ( ) 0R t dt? ??由 于它不存在尺度函數(shù)，所以此小波函數(shù)不具有正交性。 （ 4） Morlet小波 它是高斯包絡(luò)下的單頻率負(fù)正弦函