摘要
在中国的10kV配电网接地系统中，中性点的接地方式与地区的供电运行密切相关。如今，许多地方将原架空电力线路改为电缆入地形式，随着用电负荷增加，造成线路电容电流增大，传统的配电网接地方式便不再适用，取而代之的是中性点经小电阻接地方式。小电阻接地系统的传统单相接地故障保护装置主要是采用定时限零序过流保护，可以有效识别低阻抗接地故障。但是在发生高阻接地故障时，包括高阻电弧接地故障，由于故障电流较低并且小于保护装置的启动电流，无法启动保护装置切除故障线路，导致单相接地故障在短时间内发展为两相或三相接地故障，引发较大危害。因此针对在不同故障条件下小电阻接地系统发生单相接地故障时对其进行故障选线与定位的保护技术研究。 首先，针对国内外中性点的接地方式以及国内外故障选线与定位方式做出了详细的分析，并对小电阻接地系统发生单相接地故障时的稳态特性和暂态特性下的电流变化趋势进行总结，另外还介绍了电弧模型的建立与推导公式，为后文的故障选线与故障定位做出了铺垫。 其次，提出一种基于VMD与PE和K-means聚类分析混合算法进行选线。先构建小电阻接地故障模型以及Mayr电弧接地模型，提取线路零序电流信号。为了降低线路中的谐波分量与噪声的影响并且有效突出故障信号的特点，采用模态分解算法（VMD）与排列熵算法（PE）分解与计算故障信号特征值。根据线路信号的特征值采用K-means聚类分析算法对其进行分区聚类，识别故障线路。同时利用某真型试验场模拟真实环境下提取数据验证该方法的实用性，证明了所提选线方法在不同故障条件下选线的正确率为100%，同时也证明了论文所提选线方法对高阻接地故障具有一定的耐受性，理论验证值高达2000Ω。 最后，提出一种基于CEEMDAN与TEO能量算子的方法进行故障定位。在成功进行故障选线后，根据构建的仿真模型提取故障线路的三相电流行波，利用噪声完备集成经验模态算法（CEEMDAN）分解经凯伦贝尔转换后不含耦合分量的行波信号，有效突出波头特征。选择波头突变明显的分量进行TEO能量算子分析得到相应的能量谱图，根据图中突变点，提取采样时间并根据单端测距公式计算出故障距离。同时在该真型试验场中验证可得，论文所提故障定位方法在不同故障条件下能有效进行定位。
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