基于小波理论的输电线路故障测距研究

论文摘要

电力系统输电线路故障是电力系统中的常见问题,快速、准确的输电线路测距可以缩短发现故障点的时间,有利于快速排除故障,减小由输电线路故障带来的损失。本文分析了电力系统的故障暂态过程,介绍了输电线路故障行波的产生原因,故障行波的等效模型。采用分布参数的输电线路模型,理论分析与研究了故障行波在输电线路上的传播特性,并概述了行波保护主要分支及原理。针对三相行波信号相互耦合,不利于测距的特点,提出对行波信号进行相模变换的方法。总结了目前输电线路故障测距方法,针对行波测距方法的关键问题——故障时刻的准确提取,提出了利用小波变换来检测和分析故障暂态信号的方法。系统地介绍了小波变换的基本概念和性质,根据小波变换的多分辨率分析,推导出离散小波变换的快速算法。针对小波变换在故障检测与测距中应用的实际问题如小波基函数、小波变换初始数据、行波波速的选取等进行了研究。介绍了行波测距信号源的选取原则和行波信号的提取方法,并提出了利用小波变换系数模的极大值来确定信号奇异点的方法。依据实际电力系统输电线路模型进行仿真,结果表明小波变换在行波故障时刻提取中是有效、精确的。针对单端行波测距法和双端测距法的仿真结果进行了分析,指出了各自的优点和存在的问题,并对两种方法的应用提出了解决方案。本课题的研究对于完善输电线路故障检测方法,提高输电系统运行的安全性、可靠性具有特定意义。同时,本文对于小波理论在输电线路故障测距中的应用所做出的尝试性探讨,能够对未来的深入研究提供一定的帮助。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 故障测距的重要性
• 1.2 输电线路的故障分类
• 1.3 故障测距的研究现状
• 1.4 本文研究工作的思路和主要内容
• 第二章 行波保护的理论基础
• 2.1 行波的产生
• 2.2 行波信号的特性分析
• 2.2.1 行波信号的数学模型
• 2.2.2 行波的折射与反射
• 2.2.3 行波的色散
• 2.3 行波保护的主要分支及其原理
• 2.3.1 行波差动保护
• 2.3.2 行波方向保护
• 2.3.3 行波距离保护
• 2.4 本章小结
• 第三章 小波变换的基本原理
• 3.1 连续小波变换
• 3.1.1 母小波
• 3.1.2 连续小波基函数
• 3.1.3 连续小波变换
• 3.1.4 小波变换与傅立叶变换的对比
• 3.1.5 小波基的自适应时频窗及其度量
• 3.1.6 连续小波变换的性质
• 3.1.7 连续小波逆变换
• 3.2 离散小波变换
• 3.3 多分辨率分析及二尺度方程
• 3.3.1 多分辨率分析的数学定义
• 3.3.2 尺度空间和尺度函数
• 3.3.3 小波空间和小波函数
• 3.3.4 二尺度方程
• 3.4 分解系数的快速算法
• 3.5 多分辨率分析的滤波器组解释
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于小波变换的输电线路行波测距
• 4.1 行波测距信号源
• 4.2 暂态行波的提取方法
• 4.3 信号奇异性检测的小波变换模极大值理论
• 4.3.1 小波变换模极大值理论
• 4.3.2 Lipschitz 指数
• 4.4 小波变换在输电线路行波测距中的应用
• 4.4.1 行波测距基本原理
• 4.4.2 仿真分析
• 4.4.3 单端行波测距法与双端行波测距法的比较
• 4.5 行波测距各影响因素研究
• 4.5.1 故障信号边界的处理
• 4.5.2 线路长度对行波波头的影响
• 4.5.3 过渡电阻对行波波头影响
• 4.5.4 行波速度的选择
• 4.5.5 电压过零故障
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢