39200字硕士毕业论文低压配电系统电气障碍的探讨与研究
论文类型：硕士毕业论文
论文字数：39200字
论点：火灾,电气,接地
论文概述：
由于我国火灾调查管理体制与国外不同，发达国家建筑消防安全设施也比我国完善，因此，国外对建筑火灾的具体操作难度比我国轻。所以电气火灾故障传播时序分析法目前在国外还未展开深入
论文正文：
第一章导言
1.1主题的背景和意义
随着社会的发展，电能已经成为人类生产和生活中不可或缺的重要能源之一，人类对电能的需求日益增加。在过去的十年里，国家的发电量逐年增加。据统计，2002年中国发电量为1.65亿千瓦时，居世界前列，而2011年达到4700.7亿千瓦时，居世界第一。巨大的电量有效地保证了中国的经济建设和居民的用电量。然而，在人类利用电能造福自身的同时，由于电能使用不当而引发的电气火灾也日益增多，造成了不可估量的经济损失。在我国，从火灾原因的角度来看，电气火灾通常是指当输电线路、供配电设备发生故障时，释放的热能达到一定温度后，由于金属飞溅，导致输电线路和供配电设备周围燃烧或可燃材料着火的现象。其中，非故障释放热能包括家用电器的热表面等。故障释放的热能包括电弧、电火花、高温等。除非另有规定，本条所指的建筑电气线路火灾是指发生在工频50Hz、电压380 v/220 v的低压交流输电线路上的电气火灾。大量统计数据表明，近年来，无论是从火灾原因还是火灾造成的人员伤亡和经济损失来看，中国的电气火灾都是第一类火灾。除了高频率的电气火灾之外，它们还经常发展成灾难性的火灾，造成难以想象的损失。查阅《中国消防年鉴》，我们发现在2007年至2011年的392起重大火灾中，有232起电气火灾是由电路引起的，占[3-7火灾总数的58.44%。可以说，电气火灾已经成为火灾的主要来源，严重威胁着人们的生命财产安全，是我国社会最重要的消防安全隐患之一。电气火灾主要有以下特点:
(1)频繁发生
据我国公安机关调查，2007-2011年72万起火灾中，电气火灾约17万起，占火灾总数的23.52%。[3-7]的统计数据详见表1.1。
(2)
输电线路容易发生重特大火灾。根据造成重特大电气火灾的火源分类，表1.2列出了2007年至2011年392起重特大火灾的统计结果，并提供了详细信息。根据表1.2，我们知道输电线路引起的电气火灾最常见，占火灾总数的58.44%，低压线路特别容易发生电气火灾。
统计数据分析显示，2007年至2011年，我国重大电气火灾主要是由短路、过载、接触不良、过热、漏电等故障引起的，占67.09%，其中短路故障最有可能引起重大电气火灾，占44.90%。综上所述，无论从火灾原因的角度，还是从火灾造成的人员伤亡和经济损失的角度来看，中国的电气火灾都是第一类火灾。随着电气技术的发展，电气产品日新月异，电气故障的表现形式也越来越多，形成越来越难扑灭的火灾。鉴于这种严峻的形势，查明火灾的原因和蔓延特征，防止类似火灾再次发生，最大限度地减少火灾造成的人员生命和财产损失，已成为火灾调查和评估的重中之重。然而，目前的火灾识别技术有其局限性，各种火灾识别技术和方法之间也缺乏协调，严重制约了电气火灾识别技术的发展和识别方法的使用。为了进一步提高我国电气火灾的识别能力，提高我国电气火灾的识别技术水平，更好地为消防部门准确快速地识别火灾原因，及时有效地开展消防工作，迫切需要进一步深入研究电气火灾的特点和识别方法。
第二章低压配电系统故障分析
为了更好地分析配电系统的电气故障，有必要分析我国建筑配电系统的组成、中性点运行方式和接地方式，最后分析电气火灾的机理和原因。
2.1建筑低压配电系统的组成
(1)降压变压器和高压断路器是降压变电站最重要的组成部分之一。降压变压器通常采用容量为315千伏安、变压比为10/0.4千伏安的干式变压器，高压断路器具有良好的分断性能和灭弧能力，可在短路和电流负载时开关。
(2)低压断路器和输电线路是低压配电线路的主要组成部分。其中，低压断路器在正常情况下可以开关电路，具有多种保护功能。输电线路通常采用裸线架设，10kV及以下采用铜(铝)芯聚氯乙烯绝缘框架空电缆。
(3)三相电气设备和单相电气设备是住宅建筑的主要两种电气设备。前者只有连接到三相电源时才能正常工作。三相电机，空调节器、风扇、泵等。属于这类电气设备。这种设备的每相阻抗相等，称为三相对称负载。后者只需连接到单相电源即可工作。照明灯、家用电器等。属于这种类型的设备。对于降压变压器，由于多个单相电力设备的相位阻抗通常不相等，它们可以形成三相不对称负载。
2.2电力系统运行方式和接地方式
为了更好地分析电力系统中性点接地方式，对电力系统中性点运行方式和低压配电系统接地方式进行了分析。
(1)电力系统中性点运行方式
在中国三相交流电力系统中，发电机和变压器作为电源的中性点有三种运行方式:一种是电源的中性点不接地系统，另一种是中性点经阻抗接地(高压系统通常经消弧线圈接地)，最后一种是中性点直接接地或小阻抗接地。前两个系统统称为中性点非有效接地系统。后一种系统称为中性点有效接地系统。在我国，非有效中性点系统适用于3~66kV系统、110kV及以上系统和10kV及以下低压配电系统。一般采用有效的中性点接地系统。配电系统的接地形式对防火起着极其重要的作用。因此，选择有效的接地方式已成为建筑配电系统的一个优先事项。在我国，由于经济等原因，低压配电系统一般采用中性点直接接地系统。然而，在国外，出于安全原因，发达国家已经使用中性点不接地系统。
第三章低压配电系统常见故障测试.......18
3.1常见电气故障测试...18
3.1.1正常测试.......18
3.1.2过压测试.......21
3.1.3欠压测试.......23
3.2仿真工具Matlab/Simulink简介....27
3.3模拟模型的建立.......27
3.4故障模拟与分析.......29
3.5本章摘要....46
第4章图形用户界面设计.......47
4.1图形用户界面简介...47
4.1.1图形用户界面的基本操作...47
4.2图形用户界面编程...49
4.3本章摘要...50
第五章基于神经网络的故障模式识别...51
5.1 BP神经网络概述...51
5.2传统BP神经网络算法的缺点...53
5.1 BP神经网络设计...54
5.3.1样本数据收集...54
5.3.2 BP网络结构确定...54
5.3.3网络培训...55
5.4本章摘要...58
结论
电能已成为日常生产和生活中不可或缺的重要能源，极大地促进了我们的生产和生活。然而，近年来，电气火灾频繁发生，对人们的生命财产安全构成巨大威胁。深入了解电气火灾的特征，特别是电气火灾发生时电能的传输特征，准确识别电气火灾的发生方式，对于找出火灾原因，防止火灾蔓延，防止类似火灾再次发生具有重要的理论和实践意义。本文首先分析了低压配电系统电气故障的原因，并通过对电气火灾原因和机理的深入研究，总结了电气火灾发生时电能传输的特点，以便更全面、系统地了解电气火灾，为探索电气火灾的模式提供依据。其次，利用Matlab/Simulink工具建立了常见短路故障、三相不平衡故障时中性线断线故障、断相时中性线断线故障等的仿真模型。，并分别进行深入的仿真分析。再次，为了清晰直观地显示电气火灾的位置和火灾原因，我们编译回调函数并创建用户图形界面，以清晰地确认火灾的位置和原因，为识别电气火灾模式的下一步奠定了坚实的基础。最后，利用Matlab神经网络，通过采集样本数据、设计神经网络结构、进行网络训练等步骤，有效识别电气故障的发生模式。本文的研究为电气火灾调查、技术鉴定和预防提供了有益的参考。本文的主要结论可归纳如下:
(1)通过实验和Matlab/simulink对各种故障进行了仿真分析，得出了各种电气故障在电气线路不同故障点发生的现象，总结了这些故障模式下电压和电流的变化特征。仿真模型为图形用户界面的设计提供了一个模型。
(2)基于Matlab/图形用户界面设计了仿真模型对应的图形用户界面，可以观察故障发生后的仿真波形，并根据该波形判断故障类型，使仿真模型具有更直观的效果。
(3)利用BP神经网络编程，将仿真模型中线路继电保护装置的动作值和电气设备的动作值作为输入特征量，并利用特定的输出向量使其对应于输入特征量，建立网络模型，对数据进行训练和测试；最后，选择多组数据来测试网络。测试结果表明，该网络能够有效判断故障点和火灾原因。为电气火灾的调查和预防提供参考依据。
参考
[1]中华人民共和国国家统计局。《中国统计年鉴》(2012)。北京:中国统计出版社，2012。
[2]潘刚、高伟、赵常征等。电气火灾综合识别技术[。消防科学与技术，2005。24 (4): 495-497。
[3]公安部消防局。《中国消防年鉴》(2008)。北京:中国人事出版社，2008。
[4]公安部消防局。《中国消防年鉴》(2009)。北京:中国人事出版社，2009。
[5]公安部消防局。《中国消防年鉴》(2010)。北京:中国人事出版社。2010.
[6]公安部消防局。《中国消防年鉴》(2011)。北京:中国人事出版社，2011。
[7]公安部消防局。《中国消防年鉴》(2012)。北京:中国人事出版社，2012。
[8]迪曼，高伟，赵常征。张明等。电气火灾原因的技术鉴定方法。第1部分:宏方法。
[9]瓦哈瓦。因热劣化导致附件塞http://sblunwen.com/dqlw/的点火过程。日本消防科学与工程协会公报。2000。50(2):23-30。
[10]获得H，松原Y，塞基T，长谷川H，伊梅尔达S，八世ⅰ.通过分析碳氮碳化残留物的晶体结构研究一次和二次熔融痕迹的区别。日本消防科学与工程协会Bul letin，2000(2)。