小电流接地系统单相接地故障选线及区段定位方法研究

作     者：王佳玉 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董海波;张建文

授予年度：2021年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080803[工学-高电压与绝缘技术] 08[工学] 

主      题：接地选线 区段定位 人工蜂群算法 BP神经网络 DTW距离 

摘      要：随着电网的不断发展,电缆线路在中压电网中的应用比例不断提高,中压电网通常采用小电流接地方式。对电缆线路发生单相接地故障后的准确选线与测距对于保证电网的安全运行意义非凡。由于三芯电缆在工作时通常采用金属护套两端接地的方式,故障后在接地线中会产生接地电流。本文将故障后接地线中的暂态电流作为特征量,研究电缆线路的接地选线与区段定位的方法。本文的研究内容如下:(1)从稳态和暂态两方面分析了小电流接地系统发生单相接地时故障线路与非故障线路各自的电压电流特征,构造零序等效网络分析故障后的零序电流特征。然后基于电力电缆的基本结构、金属护层的接地方式,分析了金属护层接地线电流的形成机理,在PSCAD/EMTDC中搭建电缆模型来模拟电缆在小电流接地系统中发生缆芯-护套接地故障,得出故障线路与健全线路的接地线电流的特征差异。(2)提出一种基于优化的人工蜂群算法改进的BP神经网络的接地选线方法。首先阐述BP神经网络与人工蜂群算法的基本原理,接着对人工蜂群算法的搜索方式作出优化,并用优化后的人蜂群算法对BP神经网络的权值与阈值进行调整,再应用到选线中。在PSCAD/EMTDC中搭建一个有三条馈线的电缆配电系统,对电缆在小电流接地系统中在不同故障条件下发生缆芯-护套故障进行仿真,得出大量的仿真数据。基于这些故障数据,分别在改进人工蜂群算法优化的BP神经网络算法与普通BP神经网络算法中进行测试,发现所提方法正确率有所提高。(3)利用动态时间弯曲(Dynamic Time Warping,DTW)距离算法能够有效识别两个时间序列的相似性的特点,提出一种基于金属护套接地线暂态电流的DTW距离的电缆区段定位方法。当电缆出现单相接地故障后,故障区段两端所测得的接地线暂态电流的DTW距离大于阈值,而健全区段两端所测得的接地线暂态电流的DTW距离小于阈值。接着分别提出了无分支支路与带分支支路的定位判据,并在仿真软件中搭建电缆模型进行仿真测试,验证了该方法在小电流接地系统中在不同故障条件下的定位正确性。本文所提出的接地选线与区段定位方法经过仿真测试,得出的选线结果与定位结果均有较高的正确率,在小电流接地系统的电缆线路中应用具有较强的适用性与可靠性。该论文有32幅图,24个表,98篇参考文献。