（电力系统及其自动化专业论文）基于多判据融合的小电流接地故障选线研究.pdf

a b s t r a c t 硕士论文 a b s t r a c t i nt h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r k , s m a l lc u r r e n tg r o u n d i n gs y s t e mi sw i d e l yu s e d t h ee x i s t i n g d i f f e r e n tg r o u n d i n gf a u l tl i n es e l e c t i o nm e t h o d si ni n e f f e c t i v e l yg r o u n d i n gn e t w o r k sc o l l e c t d i f f e r e n tf a u l ti n f o r m a t i o nt od e a lw i t h s i n c et h ec o m p l i c a t i o no ft h ei n e f f e c t i v e l yg r o u n d i n g n e t w o r k sa n dt h ec h a r a c t e r i s t i c so fs i n g l e p h a s eg r o u n d i n gf a u l t ，e a c ho ft h em e t h o d sh a s s o m el i m i t a t i o n sa n ds h o r t c o m i n g s t h e r e f o r ei nt h ep a p e rc o m p r e h e n s i v e l yv a r i o u sm e t h o d s m e t h o do fe a r t hf a u l td e t e c t i o ni ns m a l lc u r r e n tg r o u n d i n gs y s t e mb a s e do ni n f o r m a t i o nf u s i o n a n di n t e l l i g e n tp r o c e s si sp r o p o s e d s i n g l ep h a s et og r o u n df a u l tf e a t u r eo fs m a l lc u r r e n tg r o u n d i n gs y s t e mi ss y s t e m a t i c a l l y a n a l y z e d s t e a d y s t a t ef u n d a m e n t a lc o m p o n e n t ，s t e a d y s t a t e f i f t hh a r m o n i cc o m p o n e n t ， t r a n s i e n te n e r g yc o m p o n e n ta n dt r a n s i e n td i r e c t i o nc o m p o n e n te x t r a c t e df r o mz e r o 。s e q u e n c e c u r r e n ts e p a r a t e l yb ym e a n so ff f ta n dw a v e l e tp a c k e tt r a n s f o r m s b a s e do nt h ea n a l y s i so fav a r i e t yo fl i n es e l e c t i o nm e t h o d st h ea d v a n t a g e so fav a r i e t yo f f a u l tl i n es e l e c t i o nm e t h o d si sc o m b i n e db yf u z z yt h e o r yt oi m p r o v et h ea c c u r a c yo ff a u l t s e l e c t i o nl i n e d u et of u z z yc h a r a c t e r i s t i c so ff a u l t ，f i r s to fa l l ，t h ev a r i o u sc o m p o n e n t so ft h e m e m b e r s h i pf u n c t i o ni sc o n s t r u c t e d ，a n dt h e nd i f f e r e n tw e i g h t sc o e f f i c i e n ti s d e t e r m i n e d a c c o r d i n gt ot h ea p p l i c a t i o no fe a c hm e t h o dt oc a r r yo u tf u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nf o r f u s i o nr e s u l t i no r d e rt om a k er e s u l t sm o r er e l i a b l e1 e a s ts q u a r e so p t i m i z a t i o ni su s e df o rt h e w e i g h tc o e f f i c i e n tm a t r i x a tl a s tt w ot y p e so fn e r a ln e t w o r k f u z z ys y s t e m sc o m b i n i n g f u z z ys y s t e m sa n dn e u r a ln e t w o r k sw h i c hh a v ee x c e l l e n ts e l f - l e a r n i n gc a p a b i l i t yi su s e df o r m u l t i p l ef a u l ts e l e c t i o nl i n ec r i t e r i a sf u s i o n t h e s t r u c t u r ea n dt r a i n i n ga l g o r i t h mo fn e r a l n e t w o r k f u z z ys y s t e m si sd e s i g n e d t h ei n p u ta n do u t p u to f n e r a ln e t w o r k f u z z ys y s t e m s a r ef u z z e da n dt h ea l g o r i t h mi sm o d i f i e d f a u l ts a m p l e sa r eu s e df o rt r a i na n dt e s to fn e r a l n e t w o r k - f u z z ys y s t e m s t h ed i s t r i b u t i o nn e t w o r km o d e lb u i l ti nm a t l a b 7 1t os i m u l a t i o nf o rf a u l td a t ai nf a u l t g r o u n dt y p e s ，f a u l tl o c a t i o n ，f a u l tc l o s ei n i t i a la n g l e s ，d i f f e r e n tl i n e st od e m o n s t r a t em e t h o d f e a s i b i l i t y k e y w o r d ：s t e a d y - s t a t ef u n d a m e n t a lc o m p o n e n t ，s t e a d y s t a t ef i f t hh a r m o n i cc o m p o n e n t ， t r a n s i e n te n e r g yc o m p o n e n t ，t r a n s i e n td i r e c t i o nc o m p o n e n t ，w a v e l e tp a c k e tt r a n s f o r m s ， f u z z yt h e o r y ，n e r a lne t w o r k - f u z z ys y s t e m 玎 图表目录硕士论文 v i 图表目录 图2 1n u s 中a 相接地电流分布8 图2 。2n u s 中a 相接地时的相量图8 图2 3n e s 中a 相接地电流分布图10 图2 4 配电系统仿真图1 2 图3 1 小电流系统单相接地暂态等值回路1 8 图3 2 小波包二层分解图2 0 图3 3 四层小波包分解树2 1 图3 4 各线路波形及小波包系数2 4 图3 5 各线路波形及小波包系数2 5 图3 6 各线路波形及小波包系数2 5 图3 7 各线路波形及小波包系数2 6 图3 8 各线路波形及小波包系数2 7 图3 9 各线路波形及小波包系数2 7 图3 1 0 各线路波形及小波包系数2 8 图3 1 l 各线路波形及小波包系数2 9 图3 1 2 各线路波形及小波包系数2 9 图3 1 3 各线路波形及小波包系数3 0 图3 1 4 各线路波形及小波包系数3 1 图3 1 5 各线路波形及小波包系数3 1 图4 1 零序电流基波比幅选线隶属度函数3 3 图4 2 高频分量能量选线隶属度函数3 5 图4 3 暂态电流方向选线隶属度函数3 6 图5 1 多判据故障选线原理图4 2 图5 2 改进的模糊神经网络模型4 3 图5 3 网络训练流程图4 6 图5 4f n n 训练误差变化曲线一4 7 图5 5 中性点不接地系统l 1 线路故障特征数据用于训练的期望值和预测值比较5 0 图5 6 中性点不接地系统l 3 线路故障特征数据用于测试的期望值和预测值比较5 3 图5 7f n n 训练误差变化曲线5 3 图5 8 中性点经消弧线圈接地系统l 1 线路故障特征数据用于训练时的期望值和预 测值比较5 6 硕士论文基于多判据融合的小电流接地故障选线研究 图5 9 中性点经消弧线圈接地系统l 3 线路故障特征数据用于测试时的期望值和预 测值比较5 7 图5 1 0 具有两条规则的两输入一阶s u g e n o 模糊模型5 8 图5 1 1 等效的a n f i s 结构5 9 图5 1 2 误差变化曲线6 0 图5 1 3 训练前和训练后的隶属度函数6 1 图5 1 4 中性点不接地系统l 1 线路故障特征数据用于训练的期望值和预测值比较 6 3 图5 1 5 中性点不接地系统l 3 线路故障特征数据用于测试的期望值和预测值比较 6 1 ； 图5 1 6 误差变化曲线。6 6 图5 1 7 训练前与训练后隶属度函数6 6 图5 1 8 中性点经消弧线圈接地系统l l 线路故障特征数据用于训练时的期望值和预 测值比较6 8 图5 1 9 中性点经消弧线圈接地系统l 3 线路故障特征数据用于测试时的期望值和预 测值比较7 0 表2 1 各线路零序电流幅值与相角1 3 表2 2 各线路零序电流幅值与相角1 3 表2 3 各线路零序电流幅值与相角1 3 表2 4 各线路零序电流幅值与相角1 4 表2 5 各线路零序电流幅值与相角1 4 表2 6 各线路零序电流幅值与相角1 4 表2 7 各线路零序电流幅值与相角14 表2 8 各线路零序电流幅值与相角15 表2 9 各线路零序电流幅值与相角l5 表2 1 0 各线路零序电流幅值与相角1 5 表2 1 1 各线路零序电流幅值与相角1 6 表2 1 2 各线路零序电流幅值与相角16 表3 14 层小波包分解的频带划分( 单位：h z ) 2 1 表3 2 各线路( 包括母线) 暂态特征量2 4 表3 3 各线路( 包括母线) 暂态特征量2 4 表3 4 各线路( 包括母线) 暂态特征量2 6 表3 5 各线路( 包括母线) 暂态特征量2 6 v i i 图表目录 硕士论文 表3 6 各线路( 包括母线) 暂态特征量2 6 表3 7 各线路( 包括母线) 暂态特征量2 8 表3 8 各线路( 包括母线) 暂态特征量2 8 表3 9 各线路( 包括母线) 暂态特征量2 8 表3 10 各线路( 包括母线) 暂态特征量。3 0 表3 1 1 各线路( 包括母线) 暂态特征量3 0 表3 1 2 各线路( 包括母线) 暂态特征量3 0 表3 1 3 各线路( 包括母线) 暂态特征量3 2 表4 1 中性点不接地系统故障各线路基波分量隶属度3 4 表4 2 中性点经消弧线圈接地系统故障各线路基波分量隶属度3 4 表4 3 中性点不接地系统故障各线路五次谐波分量隶属度3 5 表4 4 中性点经消弧线圈接地系统故障各线路基波分量隶属度3 5 表4 5 中性点不接地系统故障各线路暂态能量分量隶属度3 6 表4 6 中性点经消弧线圈接地系统故障各线路暂态能量分量隶属度3 6 表4 7 中性点不接地系统故障各线路暂态电流方向分量隶属度3 7 表4 8 中性点经消弧线圈接地系统故障各线路暂态电流方向分量分量隶属度3 7 表4 9 中性点不接地模糊综合评判结果3 8 表4 1 0 中性点经消弧线圈接地系统模糊综合评判结果3 8 表4 1 1 中性点经消弧线圈接地系统经优化的模糊综合评判结果3 9 表5 1 以，。随k 值变化表4 7 表5 2f n n 网络参数4 8 表5 3 中性点不接地系统l 1 线路故障特征数据用于训练及结果4 8 表5 4 中性点不接地系统l 3 线路故障特征数据用于测试及结果5 1 表5 5 ，。随k 值变化表5 3 表5 6f n n 网络参数5 3 表5 7 中性点经消弧线圈接地系统l l 线路故障特征数据训练及结果5 4 表5 8 中性点经消弧线圈接地系统l 3 线路故障特征数据测试及结果5 6 表5 9a n f i s 混合学习过程6 0 表5 1 0 中性点不接地系统l 1 线路故障特征数据用于训练及结果6 l 表5 1 1 中性点不接地系统l 3 线路故障特征数据用于测试及结果6 3 表5 1 2 中性点经消弧线圈接地系统l 1 线路故障特征数据训练及结果6 7 表5 1 3 中性点经消弧线圈接地系统l 3 线路故障特征数据测试及结果6 8 声明尸明 本学位论文是我在导师的指导下取得的研究成果，尽我所知，在本学 位论文中，除了加以标注和致谢的部分外，不包含其他人已经发表或公布 过的研究成果，也不包含我为获得任何教育机构的学位或学历而使用过的 材料。与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均已在论文中作了明 确的说明。 研究生签名： 焘【鹂2 仰c 1 年6 月艿e t 学位论文使用授权声明 南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上 网公布本学位论文的部分或全部内容，可以向有关部门或机构送交并授权 其保存、借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。对于保密论文， 按保密的有关规定和程序处理。 研究生签名：至! 盟 2 印7 年月万日 硕士论文基于多判据融合的小电流接地故障选线研究 1 绪论 1 1 小电流接地故障选线的意义和前景 在我国3 - 6 6 k v 的配电网中，大多数采用中性点非直接接地系统，即小电流接地系 统( n u g s ) ，包括中性点不接地系统( n u s ) 、中性点经消弧线圈接地系统( n e s ) 和中性 点经高电阻接地系统( n r s ) 【l 捌。其中6 6 k v 和3 5 k v 电网主要采用中性点经消弧线圈接 地方式；6 1 0 k v 电网部分采用中性点不接地方式，部分采用中性点经消弧线圈接地方 式。个别地区如上海、北京、广卅l 等部分城市电网采用小电阻接地方式。在我国，至少 在较长的一段时间内，中性点采用小电流接地方式仍是一种典型的、有竞争力的接地方 式，仍将占主要地位【3 4 j 。 小电流接地系统发生单相接地故障的概率最高，单相接地故障占小电流接地系统故 障的8 0 以上。当发生单相接地故障时，由于故障点电流较小，且不影响对负荷的正常 供电，一般允许继续运行1 2h 。但随着馈线的增多，电容电流变大，可能对输变电设备 和用户造成很多危害，长时间运行易使故障扩大成两点或多点接地短路；金属性接地引 起的单相过电压可能烧毁母线的电压互感器；弧光接地还可能引起全系统过电压，产生 的过电压可能击穿线路绝缘子，引发相间短路，破坏安全运行；短路点接地电流可能造 成人身伤害事故等。因此实际运行中应该尽量在保证不间断供电的情况下迅速找到故障 线路并排除故障。但小电流接地系统使配电网结构复杂，故障选线成为一个公认的难题， 研究针对小电流接地系统单相接地故障选线技术对于配电网安全可靠地供电和实现变 电站综合自动化等有重要而深远的意义【l 训。 1 2 小电流接地选线技术的研究现状 二十世纪8 0 年代以来，随着微机技术的不断成熟，多种微机自动选线装置被研制 开发出来。但用户反馈选线效果并不好【5 1 。某地区供电局对自动选线装置的使用情况进 行过统计，发现该局共安装选线装置1 7 0 台，因选线效果极不理想退出运行1 4 6 台，退 出率达8 6 。其他地区调查的情况也基本类似，这说明选线技术目前还不成熟4 1 。 目前接地故障选线的方法有：注入信号法，稳态分量法、暂态分量法和智能综合方 法。 1 2 1 注入信号法 1 2 1 1s 注入法 首先定出故障的相别，然后向接地相注入信号电流，其频率石可取在各次谐波之间， 使其不反映工频分量和高次谐波。故障时接地相的电压互感器( p t ) 副边处于被短路的 1 1 绪论硕士论文 状态，由副边感应来的信号电流沿接地线路的接地相流动并经接地点入地。用信号电流 探测器在开关柜后对每一条出线进行探测，探测到注入信号的线路即故障线路。该方法 利用处于不工作状态的接地相p t 注入信号，不增加一次设备，不影响系统运行。但经 高阻接地时可能产生误判【6 】。 1 2 1 2 注入变频信号法 为解决“s 注入法”在高阻接地时存在误判的问题，文献 7 提出注入变频信号法。 其原理是考虑故障后位移电压大小的不同，选择向故障相p t 鬲f j 边注入频率为7 0 h z 的恒 流信号，然后监视各出线上注入信号产生的零序电流功角，阻尼率的变化，比较各出线 阻尼率的大小，再计及线路受潮及绝缘老化等因素得出故障线路。但是，当接地电阻不 太大时，注入信号电流大部分流向故障线路，而非故障线路流入的信号电流减小，可能 导致非故障线路信号功角的测量误差增大，甚至出现误判。 1 2 2 故障电流稳态分量法 1 2 2 1 稳态零序电流幅值比较法 当中性点不接地系统发生单相接地短路时，流过故障设备的稳态零序电流在数值上 等于所有非故障设备对地电容电流之和，故障线路上的零序电流幅值最大，所以通过零 序电流幅值大小比较就可以找出故障线路。该方法的缺点：不能排除电流互感器( c t ) 不平衡的影响，受线路长短、系统运行方式，过渡电阻大小的影响，且在中性点经消弧 线圈接地系统中由于消弧线圈的补偿作用使得该方法失效 8 1 。 1 2 2 2 稳态零序电流相位比较法 该方法也称作零序功率方向法。当发生单相接地故障时，中性点不接地系统中故障 线路的稳态零序电流从线路流向母线，非故障线路的稳态零序电流从母线流向线路，所 以只要比较零序电流方向就可以找出故障线路。此法在故障点离互感器较近、线路很短 或者出现高阻接地故障时，测量到的零序电压、零序电流较小，相位判别较困难，可靠 性低8 1 。 1 2 2 3 暂态零序电流比较法 文献 9 采用幅值法和相位法结合，先用“最大值”原理从线路中选出3 条以上的零序 电流厶幅值最大的线路，然后用“功率方向”原理从选出的线路中查找零序电流厶滞后零 序电压玩的线路，从而选出故障线路。 1 2 2 4 零序无功功率方向法 利用中性点不接地系统故障线路零序电流相位滞后零序电压9 0 0 。而健全线路超f j 9 0 u 的特点，选择无功功率小于零( 流向母线) 的线路为故障线路。该方法也是比较传统的 方法，在欧洲应用较为广泛。 该方法利用了容性电流的幅值与方向，从本质上，无功功率法与零序电流比幅比相 2 硕士论文基于多判据融合的小电流接地故障选线研究 方法相似，两者的优缺点是一致的【1 0 1 。 1 2 2 5 零序电流有功分量或有功功率法 输电线路，特别是消弧线圈串联或并联的非线性电阻将产生一定有功电流且不能被 消弧线圈补偿。故障线路零序电流有功分量或有功功率比健全线路大且方向相反，利用 该特征可选出故障线路。该方法的故障信息同样是不够突出。受c t 不平衡、线路长短、 过渡电阻大小的影响也较大。并且，由于三相电容不平衡引起“虚假有功电流分量 对 有功分量算法的影响较大 i m 3 】。 1 2 2 6 最大a ( x s i n f o ) 原理 文献 1 4 】提出最大( s i n q o ) 方法：把所有线路故障前、后的零序电流都投影到故障 线路零序电流方向上，计算出各线路故障前、后的投影值之差，然后找出差值的最大值， 即最大a ( i s i n 缈) 。显然，当差值的最大值大于零时，对应的线路为故障线路。但是，该 算法在计算过程中需要求出有关向量的相位关系，计算量大；选取的参考信号如果出现 问题则该算法失效。为解决上述问题，文献【1 5 提出实现( ，s i n f o ) 的快速算法一递推离 散傅里叶变换( d f t ) 算法，省去了中间参考正弦量，同时简化了原有的计算工作量，使 得( ，s i n 妒) 原理可以快速、可靠地实现。 1 2 2 7 五次谐波分量法 由于谐波电流方向原理所使用的高次谐波相对于基波来讲谐波次数越高含量越少， 且易受干扰影响，在高次谐波电流中主要为五次谐波分量，所以实际运用中多使用五次 谐波法。在理论上，故障线路中的五次谐波零序电流应当最大，且滞后五次谐波零序电 压9 0 0 ；非故障线路中的五次谐波零序电流较小，且超前五次谐波零序电压9 0 0 ，因此 可以利用该特征进行故障线路的选择 1 6 , 1 7 1 。 1 2 2 8 遥感式小电流接地选线方法 文献 1 8 n 用电导体周围产生的电磁场，根据交变电流的幅值可以通过在其激励的 电磁场中的某一点所感应出的电动势的大小直接反映出来的原理，在所有输线路出口处 装设遥感探测器，测量电容电流五次谐波电磁场，比较出信号最强的线路即故障线路。 1 2 2 9 能量法 文献 1 9 利用其定义的零序能量函数实现小电流接地选线。根据非故障线路的能量 函数总是大于零，消弧线圈的能量函数与非故障线路极性相同，故障线路的能量函数总 是小于零，并且其绝对值等于其他线路( 包括消弧线圈) 能量函数的总和的特征，提出方 向判别和大小判别两种接地选线方法。能量法适用于经消弧线圈接地系统，并且不受谐 波和暂态过程的影响。 1 2 2 1 0d e s i r 法 故障后从所有出线中的零序电流中提取基波有功分量，计算出故障点残余有功电 流，将每一出线零序电流在故障点有功电流垂直轴上进行投影比较，故障线路零序电流 3 1 绪论硕士论文 的投影与其他非故障线路零序电流的投影不仅相位相反，而且数值最大，据此便可选出 故障线路。该方法是有功分量方法的改进，优点是不需要零序电压信号。缺点是对零序 电流的精度要求很高，一般电流互感器( c t ) 不易满足c t 2 0 2 1 】。 1 2 2 1 1 零序导纳法 根据电网正常运行时的零序回路，利用消弧线圈适当的失谐状况和位移电压的相应 改变，可计算出每条出线的对地导纳和导纳系数，将其作为相应出线的参考值存储起来。 故障时相当于电网附加了一个不对称电源，会引起出线导纳系数的改变。比较每条线路 故障前后导纳系数的变化可以确定故障线路。该方法灵敏度较高，已在欧洲国家使用， 我国也已引进多套装置。但需要消弧线圈配合，不适用不接地或消弧线圈不能自动调谐 的系统【2 2 之4 1 。 上述基于稳态信息选线方法的一个共同特点是，当故障点电弧不稳定、特别在间歇 性接地故障时，由于没有稳定的稳态信息，受其影响较大。 1 2 3 故障电流暂态分量法 1 2 3 1 暂态零序电流比较法 文献 2 5 在分析故障暂态电流特征的基础上，通过计算暂态零序电流幅值，检测是 否发生故障。利用暂态零序电流特定频率分量的选线方法，有容性电流比幅、比极性以 及幅值极性综合比较等三种方法。幅值比较法，可通过比较零序电流s f b ( s e l e c t e d f r e q u e n c yb a n d ) 分量的幅值大小确定故障线路；极性比较法，故障线路零序电流的s f b 分量与所有非故障线路极性都相反，作为选线依据；综合比较法，将幅值和极性特性综 合起来选线，即选择幅值最大的若干条( 不小于三条) 线路，再进行极性比较。 1 2 3 2p r o n y 算法 p r o n y 算法对于接地故障电流的分析具有很高的准确性，它是一种用指数项拟合 模型的频谱分析的方法。小电流接地系统发生接地故障时，故障电流暂态分量的频率、 幅值、阻尼和相位等参数与故障特征有明晰的相关性，利用p r o n y 算法分析高频分量 的频率和直流分量的阻尼从而实现故障定位的方法是有效的，但此算法计算量较大【2 6 1 。 1 2 3 3 首半波法 首半波原理是基于接地故障发生在相电压接近最大值瞬间这一假设，此时故障相电 容电荷通过故障线路向故障点放电，故障线路上的电容电流与非故障线路上的电容电流 形成回路。对于配电网暂态零序电流和零序电压的首半波之间存在着固定的相位关系， 在故障线路上两者极性相反，在非故障线路上两者极性相同，由此可以选出故障线路。 但是当故障发生在相电压过零值附近时，首半波电流的暂态分量值很小，再加上过渡电 阻的影响，易引起- 黔1 j 2 7 , 2 8 】。 1 2 3 4 基于小波分析的选线方法 4 硕士论文基于多判据融合的小电流接地故障选线研究 单相接地时，故障电压和电流的暂态过程持续时间短，并且含有丰富的特征量，而 稳态数值变小。小波分析可以对信号进行精确分析，特别是对暂态突变信号和微弱信号 的变化较灵敏，能可靠地提取出故障特征。文献 2 9 1 运用小波变换技术把一个信号分解 成不同尺度和位置的小波之和，利用合适的小波基函数对暂态零序电流的特征分量进行 小波变换后，可清晰分辨出故障线路上暂态零序电流的波形相位特征，比较各线路的故 障特征值，其中故障特征最明显所对应的线路为故障线路。利用小波变换分析单相接地 故障的暂态特征，识别故障线路，灵敏度非常高。 小波包分析方法应用在时频空间都具有良好聚焦特性的小波包，以适当频率带宽， 对故障后暂态量进行分解。小波分析法的分辨率在时频平面上不是固定不变而是随频率 变化的，即频率分辨率随频率的升高而降低。文献 3 0 1 运用小波包技术分解故障暂态信 号，根据不同的接地方式选择能量集中的不同频带作为选线频带；对中性点不接地的配 电网，选择能量集中的高频频带；对于中性点经消弧线圈接地的配电网，选择能量最大 的高频频带。采用基于波形识别和模值比较的故障选线逻辑判据，最后给出选线序列。 用合适的小波a n d , 波基函数对暂态零序电流进行小波变换，根据故障线路上暂态零 序电流分量的幅值包络线高于健全线路、且二者极性相反的关系选择故障线路。 小波选线方法的优点：该方法对中性点不接地和中性点经消弧线圈接地的电网都适 用；该方法特别适用于故障状况复杂、故障波形杂乱的情况，这与稳态变量选线方法形 成优势互补。由于小波算法采用的暂态信号受过渡电阻、故障时刻等多种因素影响，暂 态信号呈随机性、局部性和非平稳性特点，有可能出现暂态过程不明显的情况，且易受 干扰信号的影响，因此小波算法要和其他方法联合使用更加有效【3 卜4 6 1 。 1 2 4 智能综合方法 1 2 4 1 模糊神经网络选线法 模糊神经网络具有模糊信息处理能力，文献 4 7 1 采用相对成熟的零序电流群体比幅 法和能量函数法的结合，对其作算法上的改进并取得样本，通过模糊神经网络中的极大 - 5 小神经网络进行训练，利用多层训练的收敛结果作为选线的判别依据。它对电网结 构和系统运行方式没有依赖性，而且故障特征量很明显，选线准确率高。 1 2 4 2 基于小波包变换的模糊神经网络法 文献 4 8 1 禾1 j 用小波包来分解故障暂态信号，将信号分解成不同频带的信号，根据这 些频带信号激励模糊神经网络，利用经过训练的模糊神经网络来判别接地线路。该方法 不受谐波、暂态过程、故障点过渡电阻等因素的影响。 1 2 4 3 模式识别和多层前馈神经网络法 文献 4 9 1 提出用统计模式识别中基于最小错误的贝叶斯( b a y e s ) 决策方法和人工神经 网络方法进行故障选线。它将故障后各线路零序电流看作某类故障的一个模式，通过人 5 1 绪论硕士论文 工神经网络的训练与学习来判断故障模式，实现故障选线。还有利用新的智能算法提高 神经网络的收敛性 5 0 , 5 1 】。 1 2 4 4 证据理论实现故障选线 采用多重故障信息融合选线，利用单相接地故障在电网中表现出的多方面的特征， 构造多个选线判据，对多判据提供的故障信息进行融合，得到准确的选线结果。对故障 量进行特征提取，并按一定的算法进行计算，最终给出各条线路可能是故障线路的支持 程度，即故障测度，选线结果由证据理论对这些判据提供的故障信息进行综合决策而得 山 5 2 - 5 4 】 山0 利用模糊理论 5 5 , 5 6 】、粗糙集理论【5 7 , 5 8 , 5 9 】选线方法也有研究。 另外还有基于电流行波6 0 1 、模型参数识别法【6 1 1 、多分辨形态梯度技术【6 2 】、相差统 计【6 3 1 、协同学理论【6 4 1 、形态滤波【6 5 】等多种新技术和新理论在故障选线中的应用。 通过上面的分析可以看出小电流接地故障及选线技术有如下的特点： ( 1 ) 单相接地时，故障电流稳态分量易受到电流互感器不平衡电流及过渡电阻的影 响，使选线结果产生误判。 ( 2 ) 经消弧线圈接地的电网，基波不能作为有效的选线判据，所以多采用五次谐波。 五次谐波量值很小，而且不确定，导致选线装置选线率低。 ( 3 ) 故障初期电容电流的暂态分量往往比稳态分量大几倍到几十倍，利用能对突变故 障信号进行精确的小波分析或小波包分析，能明显地提高选线精度。 ( 4 ) 在大规模应用配电自动化技术进行单相接地故障选线的处理机还未成熟时，采用 独立的带有远动或通信功能的小电流接地选线设备会为一种较实用的选择。 ( 5 ) 多重判据方法( 两种以上原理为判据) 逐渐代替单一判据方法，增加了选线的可靠 性和抗干扰能力，降低了系统运行方式、线路长短、接地电阻等的影响。 对于小电流接地故障，主要从以下几个方面加强研究： ( 1 ) 深入研究单相接地故障产生的原因、发展过程及各种环境因素的影响。 ( 2 ) 考虑暂态特征与稳态特征的选取与融合。 ( 3 ) 仿真与模拟试验考虑故障的不确定性，通过对近似实际运行环境的模拟仿真来检 验算法的可靠性与准确性。 1 3 论文所做的工作 论文针对小电流接地选线单一判据准确性不高，适用性有限的不足，根据小电流单 相接地时的故障特征，研究多判据融合以提高选线的准确性、可靠性和适用性。论文主 要包括以下几个方面的研究内容： ( 1 ) 概述了小电流接地选线的意义和前景，分注入信号法，故障电流稳态分量法，故 障电流暂态分量法和智能综合法四个方面，综述了当前小电流接地故障选线技术的研究 6 硕士论文 基于多判据融合的小电流接地故障选线研究 状况和存在的问题，总结了目。n t l d 电流接地故障选线方法的特点并给出了选线技术的研 究发展趋势。 但) 论述中性点不接地系统和中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障时稳态 量的特征。在m a t l a b 中建立配电网模型仿真不同故障初始角、故障接地类型的各种 故障，利用f f t 提取各线路的稳态零序基波分量的幅值和相角，五次谐波分量的相角作 为故障特征量用于故