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本课题是山西省青年科技研究基金“矿井供电系统杂散电流分布规律及防治方法研究”(项目编号:201701D221240)的子课题,是针对目前我国矿井供电系统单相接地故障选择性保护中存在的故障选线准确度低、可靠性差等问题提出的。随着综合机械化采煤工艺的广泛推广及应用,矿井负荷容量与供电距离持续增大,供电电压等级大幅提高,使得单相接地故障几率也显著提高。同时,由于矿井大容量负荷的频繁启停,变频调速装置的大量使用,致使单相接地保护装置误动、拒动、越级跳闸等现象频繁发生。因此,研究矿井供电系统单相接地故障特性,探索高灵敏性、高可靠性和高时效性的单相接地故障选线算法,对确保矿井供电系统的安全运行具有非常重要的现实意义。本文以晋煤集团某矿井供电系统为研究对象,采用RTDS(Real Time Digital Simulator)实时数字仿真系统,搭建了典型矿井供电系统仿真模型,研究了矿井供电系统单相接地故障暂态与稳态特性,提出了基于改进的MEEMD单相接地故障选线算法并对其进行了仿真验证。具体研究内容如下:通过广泛调研和基础理论学习,在总结矿井供电系统发生单相接地故障的主要原因,以及现有单相接地故障选线算法优缺点的基础上,针对晋煤集团某典型矿井供电系统,搭建了基于RTDS的矿井供电系统仿真模型,研究了不同故障因素对单相接地故障暂态与稳态特征的影响。针对目前矿井供电系统单相接地故障选线装置错选、漏选的问题,研究了CEEMD分解、MEEMD分解和小波包变换三种算法,并对它们的单相接地故障选线进行了仿真测试,结果表明:对理想信号进行单相接地故障选线时,三种选线算法均能表现出较好的选线准确率;对非理想信号进行故障选线时,MEEMD分解选线准确率最高,其次是小波包变换,而CEEMD分解选线准确率最低。针对MEEMD分解时噪声分量剔除不充分的问题,提出了改进的MEEMD分解算法和基于改进的MEEMD单相接地故障选线算法。该算法在对改进的MEEMD分解得到的IMF分量进行重构及Hilbert变换的基础上,以计算得到的瞬时相角与能量占比为双判据进行单相接地故障选线。基于RTDS的仿真测试结果表明:改进的MEEMD分解较MEEMD分解具有更高的时频分解特性;基于改进的MEEMD单相接地故障选线算法选线准确率更高。以RTDS实时数字仿真系统及所构建矿井供电系统模型为基础,搭建了基于RTDS、博电功率放大器以及TMS320F28335的选线算法硬件测试平台,对基于改进MEEMD分解的单相接地故障选线算法进行了测试,结果表明:该算法在单相接地故障特征不明显情况下仍可完成正确选线,具有良好的选线可靠性和准确性,为确保矿井供电系统的安全、可靠运行提供了理论和技术保障。