基于FPGA的小电流接地系统单相故障选线研究

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我国6~35kV配电网广泛采用小电流接地方式,当此接地方式下发生单相接地故障时,由于无法形成电流回路,故障信息微弱,就会导致故障信息极易被复杂的现场干扰所淹没,很难做到迅速准确的选线。而目前现有的选线理论和装置在实际选线过程中受运行环境影响较大,选线的准确性较差,难以满足电网运行可靠性要求。因此,如何快速选线以提高配网线路稳定性显得尤为重要。针对这一现状,本文选择小电流接地系统的单相故障选线作为研究内容。  本文首先分析了现有基于暂态量选线方法,并在此基础上确定了使用小波变换方法进行选线的方向。随后在简要阐述小波变换理论及选线优势后,提出了一种改进的基于小波变换系数差异的选线方法,并在MATLAB/Simulink的仿真环境下,搭建电网仿真模型,同时综合考虑不同短路时刻、不同接地电弧电阻、不同故障距离和线路长度等多个因素,对配电网小电流接地系统的单相接地故障进行了仿真分析,得到了相应的零序电流波形与将其进行小波分析后的系数模值数据。通过大量仿真分析及对比验证了使用该方法进行故障选线的正确性与抗干扰性。  同时考虑到在实际应用中,现场数据干扰杂讯较多,滤波器能否有效地处理数据严重影响选线准确性。FIR数字滤波器具有良好的线性特性,在实际应用中得到了广泛的使用。本文利用FPGA来实现FIR滤波器的设计与实现,并且利用MATLAB工具进行对比仿真,验证所设计的滤波器可行。由仿真结果对比证明,本论文设计的滤波器的技术指标已经全部达标。同时利用FPGA进行小波变换的编程,并对实际数据进行处理,具有运行快,成本低,开发简易,可重复使用,支持的平台多样化,芯片种类丰富等优点,有很强的适应性。通过仿真与实际数据相比较,本文所研究应用于故障选线中能快速选线且具有较高的准确性。
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