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特高压输电系统中,输电线路经常发生接地故障,90%属于单相接地故障,其接地二次电弧熄弧时间能否准确被捕捉是影响自动重合闸成功率的关键因素。因此,本文以特高压输电系统单相接地故障电弧为研究对象,拟开展对接地故障电弧的建模、接地故障二次电弧熄弧时刻判断、及单相自动重合闸的应用进行了研究,提高特高压输电线路自动重合闸成功率,保证输电线路安全稳定运行。本文主要研究内容及研究成果如下:(1)根据电弧能量平衡理论,研究了传统电弧模型中的Cassie与Mayr模型、Schwarz与控制论模型,并分析了其各自的优缺点;简述了特高压输电线路单相接地电弧的产生机理,选取了暂态建模的架空线路模型。(2)对带并联电抗器的特高压输电线路单相接地故障电弧,根据电弧电导系数微分方程及弧柱能量平衡理论推导的电弧表达式,基于电磁暂态软件(EMTP)中的TACS模块中的传递函数、积分模块,将一次电弧与二次电弧进行组合建模,仿真分析了电弧动态参数中电弧电流、恢复电压及电弧电导的动态特征。并将该故障动态电弧模型应用于我国晋东南—南阳—荆门1000kV特高压输电线路单相接地故障系统中。通过仿真分析对比,验证了该故障动态电弧模型的有效性与可行性。(3)针对接地二次电弧熄弧时刻被准确判断问题,提高自动重合闸率,提出一种基于小波时频熵算法与全相位傅里叶变换算法(apFFT)相结合的故障二次电弧熄弧检测方法。通过小波包时频熵技术分析故障二次电弧熄弧前后重构电压信号的时频熵,得出故障二次电弧电压的特征频段,再结合全相位FFT算法对特征频段进行分析计算,得出故障二次电弧熄弧前后故障电弧电压信号的频谱度特性曲线。根据在ATPDraw中建立的电弧仿真模型,基于ATP/EMTP与MATLAB平台,对不同合闸相角、接地电阻、故障位置、补偿条件情况下的电弧电压进行了仿真分析对比。仿真结果表明,本文所提的熄弧检测方法能够准确判断电弧熄灭时刻,且受电源相位差、过渡电阻、并联电抗器补偿度及故障位置等因素影响较小。