基于小波变换的输电线路分布式故障测距算法研究

论文摘要

输电线路肩负着输送电能的重任,是电力系统的重要组成部分,也是电力系统最容易发生故障的电力设备之一。输电线路发生故障不但可降低系统供电的可靠性,还会严重影响系统运行的稳定性,造成重大损失。快速、可靠、准确地进行故障定位,及时发现和处理绝缘隐患,能有效提高电网的可靠性和愈合能力,是一项十分紧迫和有重要价值的研究课题,也是智能电网建设的必然要求,具有巨大的社会和经济效益。本文首先阐述了输电线路发生故障时的行波过程,介绍了行波分析的方法,指出了相模变换对三相线路的解耦作用,并给出了现有行波故障测距的各种方法及其优缺点。随后又对小波理论进行了详细地阐述,重点介绍了多分辨率分析,Mallat算法和小波变换模极大值理论,还研究了如何在奇异性检测中对行波信号进行消噪处理。目前,基于行波测距原理的输电线路故障测距方法已经得到了广泛应用,主要包括单端法和双端法。这些方法的测距装置大多安装在变电站且是利用传统的电压电流互感器来测量行波信号。传统互感器存在频带较窄,易于饱和,高频响应差等问题,易使检测到的行波波头变缓,导致波头定位产生较大的误差。本文研究的输电线路故障测距,针对输电线路故障时行波沿线传输的特点,采用沿线多点分布式检测方法,而电流互感器则利用基于罗氏线圈原理的互感器,它具有宽频和线性好等特点。基于此,文章研究提出了模量传输时差测距法和两点对称测距法两种分布式故障测距的算法,并对各算法进行了详尽地推导和分析。通过在ATP-EMTP中建立单条输电线路的仿真模型,利用MATLAB的数据处理功能,对分布式定位系统进行了仿真实验,检验了各种故障情况下算法的测距精度。仿真结果表明两种算法都能较好地满足事故现场对测距精度和可靠性的要求。本文所有的仿真都是在ATP-EMTP软件运行的基础上,通过利用MATLAB来实现的,仿真分析结果对于实际应用和工程实践都具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究输电线路故障测距的意义
• 1.2 故障测距研究概况与发展
• 1.3 小波变换的基本思想
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 输电线路行波基本理论和故障测距方法
• 2.1 输电线路故障的行波过程
• 2.1.1 行波的基本概念
• 2.1.2 行波的折反射
• 2.2 行波分析方法
• 2.2.1 行波分析的网格图法
• 2.2.2 行波的模量分析法
• 2.3 行波故障测距法
• 2.3.1 现代行波法
• 2.3.2 A型行波测距法
• 2.3.3 D型双端行波测距法
• 2.3.4 行波法的主要问题
• 2.4 本章小结
• 第三章 小波变换及其在行波故障测距中的应用
• 3.1 基本的几种小波变换
• 3.1.1 连续小波变换
• 3.1.2 离散小波变换
• 3.1.3 二进小波变换
• 3.2 信号的正交小波变换
• 3.2.1 多分辨率分析
• 3.2.2 Mallat算法
• 3.3 利用小波变换提取行波中故障信息的方法
• 3.3.1 小波基的选取
• 3.3.2 小波变换的模极大值
• 3.3.3 噪声与行波信号的区分
• 3.4 本章小结
• 第四章 输电线路分布式故障测距算法
• 4.1 分布式故障测距原理
• 4.1.1 引言
• 4.1.2 分布式故障测距原理
• 4.1.3 暂态行波特性分析
• 4.2 模量时差的分布式测距算法
• 4.2.1 模量时差法的基本原理
• 4.2.2 算法的实现
• 4.3 两点对称的分布式测距算法
• 4.3.1 两点对称法的推导
• 4.3.2 算法的实现
• 4.4 两种分布式算法的优缺点比较
• 4.5 本章小结
• 第五章 输电线路分布式故障测距算法的仿真验证
• 5.1 仿真建模及数据处理工具
• 5.1.1 ATP-EMTP仿真模型的选择与建立
• 5.1.2 MATLAB数据处理分析
• 5.2 模量时差测距算法仿真验证
• 5.2.1 算例仿真
• 5.2.2 算例仿真结果分析
• 5.3 两点对称测距算法仿真验证
• 5.3.1 算例仿真
• 5.3.2 算例仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文及参与的项目
• 学位论文评阅及答辩情况表