摘 要

在中低压配电系统中，单相接地故障是最容易发生的故障，占总故障次数的八成左右。发生单相接地故障后，由于零序电流很小，系统的线电压也保持对称，所以仍然可以继续运行一段时间。在这段时间里快速的找出故障线路可以使得电力系统停电率大大减少。

在本文中，简述了中低压配电网中单相接地故障的故障选线技术的发展历史，介绍了国内外的研究现状，分析了目前选线方法的选线原理及适用范围。并从中低压配电网的接地型式出发，研究了不同接地型式的特点及安全要求；详细分析了发生单相接地故障后系统的稳态和暂态分量的特点，在MATLAB软件中搭建了一个中低压配电系统模型，对正常运行及发生单相接地故障时的特征进行了模拟仿真。

在选线方面，本文采用的是新兴的小波分析法，不仅深入浅出的介绍了小波函数以及在此情况下小波母函数、分解尺度、特征频带的选取方法，更是在模型基础上，利用仿真软件反复实验，首先将各线路的零序电流波形进行db小波10尺度的分解，通过方向及幅值的比较，判断出是母线故障还是线路故障；接着对故障线路的相电压波形图进行分析，判断出故障相别；最后，再利用小波对故障线路的零序电压波形进行分解，判断出故障时间。通过多次实验的比对和分析，证实在中性点不接地和中性点经消弧线圈接地系统中都能通过小波分析的方法准确的进行故障选线。

关键词：中低压配电系统；接地型式；单相接地故障；小波分析

Abstract

In the medium and low voltage distribution system distribution system, single-phase to ground fault happens frequently, accounting for about 80% of the total number of failures. After the single-phase earth fault occurs,the system can continue to run for some time because the zero sequence current is very small and the system line voltage is still symmetrical.Find the fault line in this period of time can make the power system failure rate greatly reduced.

In this thesis , the development history of fault line selection technology of single-phase earth fault in low-voltage distribution network is briefly introduced. The research on it is also introduced, the principle and application range of line selection method are analyzed. And the characteristics of different grounding types and safety requirements are studied. It analyzed the characteristics of the steady state and transient components of the system . In the MATLAB software, Low-voltage distribution system model, the normal operation and the occurrence of single-phase ground fault characteristics of the simulation.

In terms of line selection, the emerging wavelet analysis method is used.Not only the wavelet family is introduced,and also the selection method of the wavelet function, also the decomposition scale and the characteristic frequency band is introduced in this case.It simulate zero-sequence current waveform of each line is decomposed by 10-point db wavelet, and it is judged whether it is a bus fault or a line fault by comparing the direction and amplitude. Then, the phase voltage waveform of the fault line is analyzed and judged Finally, the wavelet is used to decompose the zero sequence voltage waveform of the fault line to judge the fault time. Through the comparison and analysis of multiple experiments, it is proved that the fault line selection can be carried out accurately by wavelet analysis method in the arc grounding coil grounding system without neutral and neutral.

Key Words:Medium and low voltage distribution system; earthing type; single phase ground fault; wavelet analysis

目录

摘要

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 小电流接地系统故障选线现有方法简介 2

1.3.1基于稳态分量的故障选线法 2

1.3.2基于暂态分量的故障选线法 3

1.3.3其他方法 4

1.4本文主要研究内容 5

第2章 系统接地型式综述 5

2.1接地概念及分类 6

2.2接地型式 6

2.2.1 TN系统 8

2.2.2 TT系统 10

2.2.3 IT系统 11

2.3 系统接地的安全要求 11

2.4小结 12

第3章 故障分析原理 13

3.1配电网单相接地系统故障特征分析 13

3.1.1稳态特征分析 13

3.1.2暂态特征分析 17

3.2小波分析原理 19

3.2.1小波变换理论简述 19

3.2.2 小波母函数的选取 20

3.2.3 选线比较尺度的选择 24

3.2.4 选线特征频带的确定方法 24

第4章 小电流接地系统的仿真研究 26

4.1 中性点不接地系统 26

4.1.1 正常运行时的仿真研究 26

4.1.2 故障时的仿真研究 29

4.2 中性点经消弧线圈接地系统 33

4.3小结 34

第5章 小波变换故障选线仿真研究 35

5.1 小波变化应用于故障选线 35

5.1.1 小波母函数的选取 35

5.1.2 小波比较尺度的选取 38

5.1.3 小波选线步骤 38

5.2 仿真实例 39

5.2.1 中性点不接地系统的仿真 39

5.2.2 中性点经消弧线圈接地的仿真 46

5.2.3 数据总结 47

5.3 小结 47

第6章 总结与展望 49

6.1 全文总结 49

6.2 不足 49

6.3 展望 50

参考文献 51

致谢 53

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

在不同的电压等级下，系统选用不同的中性点接地方式，而中性点接地方式的不同又极大的影响着发生接地故障时系统的特征及遭到的破坏。在本文中，主要研究中低压配电系统。我国中低压配电网系统主要指3-66kV这几个电压等级的电网，在电力系统中数量大面积广，占有及其重要的地位。在我国中低压配电网中，广泛采用中性点不直接接地系统(NUGS)，也就是小电流接地系统，包括中性点不接地系统(NUS)、中性点经消弧线圈接地系统(NES)和中性点经高阻接地系统(NRS)，在此类系统中，发生最多的就是单相接地故障，约占系统故障的80%以上。

在中性点不接地系统发生故障时，故障点的电流较小，只有对地电容电流，电流不会造成太大的危害。而对于电压来说，虽然中性点电压发生了偏移，但是系统的线电压仍然保持对称，所以不影响对负荷的正常供电。为了保证供电的连续性，一般允许继续运行1-2小时。但是故障发生后，系统处于不正常运行状态，随着馈线的增多，其电容电流也会增大，长时间的故障运行容易使得单相短路演变成两相接地短路，最后导致故障的扩大，弧光接地还可能引起全系统过电压，损坏设备，影响系统的安全运行，所以应该及时的选出故障线路并且给予排除。

多年来，国内外的学者相继提出了一些选线方法，但是由于发生单相接地故障后信号的故障特征不明显(故障稳态分量十分小其中稳态电流有功分量和谐波分量不到接地电流的10%，暂态信号虽然幅值比稳态信号大但是存在的时间短所以有时很难被检测到)，而测量易受其他因素影响，因此选线的准确率依然不高。同时随着我国配电网系统的迅速发展，系统中的电力线路越来越多，电缆线路出线也急剧增多，故障的及时排除显得格外重要。综上，对小电流接地系统单相接地故障的研究对配电网乃至整个电力系统都有重要的意义。

1.2 国内外研究现状

由于发生单相接地故障时，系统的故障特征和选线方法与故障系统的中性点接地方式有很大的联系。所以各国的研究现状也与其采用的中性点接地方式息息相关。