煤矿井下电缆行波在线故障测距研究

论文摘要

我国煤矿井下电网大多数是由多段短电缆所组成的干线式纵向网络,由于煤矿井下条件恶劣,输电线路经常发生单相接地短路故障,一旦发生单相接地短路故障,很难较快地找出故障点,到目前为止,煤矿井下输电线路故障测距仍然缺少有效的方法。当煤矿井下输电线路发生故障时,故障点的精确查找不仅可以减轻巡线负担,缩短故障的查找时间,加快线路恢复供电,还有可能及早发现输电线路的薄弱环节,减小因停电造成的损失,因此精确的故障测距是一项具有重大意义的研究课题。煤矿井下输电线路发生故障时,故障点产生向线路两端母线传播的暂态高频行波,暂态高频行波中包含着丰富的故障距离信息,以往的测距方法都是把暂态行波当做无用的干扰谐波给滤除,其实利用暂态高频行波完全可以实现精确故障测距,行波法就是基于上述原理实现故障定位的。本文在仔细分析暂态行波传播过程及其影响因素的基础上,利用小波变换的时频局部化特性来提取暂态行波中故障距离信息,然后比较小波变换后的暂态行波模极大值极性,就可以准确地捕捉故障初始行波、故障点二次反射波和对端母线反射波到达检测母线的时刻,从而实现对暂态行波波头到达测量母线的精确定位。传统的单端行波故障测距方法虽然原理简单,但存在着反射波的识别问题,而且在近区故障时还存在着测距死区问题。双端行波测距法虽然不受线路类型和故障电阻的影响,但是需要测距两端时间精确对时。不管是单端行波测距法还是双端行波测距法,由于故障发生时行波波速的不确定性,都将导致故障测距结果不准确,而且由于煤矿井下是单端供电系统,只能采用单端行波测距法。本文在采用单端行波测距法的基础上,针对传统单端行波法的缺点,提出了一种采用波速自动补偿的单端行波故障测距方法,针对影响行波测距精度的关键问题,本文提出了相应的解决方案,仿真试验证明本算法能够有效解决输电线路上各种故障的测距问题。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电缆故障产生的原因和类型
• 1.2.1 故障产生的原因
• 1.2.2 故障产生的类型
• 1.3 阻抗法测距现状
• 1.4 离线行波法测距现状
• 1.4.1 低压脉冲法
• 1.4.2 脉冲电压法
• 1.4.3 脉冲电流法
• 1.4.4 二次脉冲法
• 1.5 在线行波测距现状
• 1.5.1 传统的单端行波测距法
• 1.5.2 基于零模与线模波速差的单端行波测距法
• 1.5.3 不受波速影响的单端行波测距法
• 1.5.4 双端测距方法
• 1.6 行波法需要解决的问题
• 1.6.1 行波信号的采样
• 1.6.2 波速度的选取
• 1.6.3 反射波的识别
• 1.6.4 信号去噪
• 1.6.5 测距方法的配合
• 1.7 本文的主要研究内容
• 2 小波理论及其关键问题探讨
• 2.1 概述
• 2.2 小波基本概念
• 2.3 连续小波变换
• 2.4 二进小波变换
• 2.5 基于小波模极大值理论的奇异性检测
• 2.6 小波基的选取
• 2.7 尺度的选取
• 3 行波特征分析及一种新的相模变换理论研究
• 3.1 暂态行波的产生过程
• 3.2 输电线路的波动方程
• 3.3 行波的折射和反射
• 3.4 行波的衰减
• 3.5 一种新的相模变换理论
• 3.6 行波的网格分析法
• 3.7 本章小结
• 4 关键问题的初步探讨
• 4.1 互感器的选取
• 4.2 高频采样
• 4.3 波速的选取及和其它测距方法的配合
• 4.4 行波信号去噪
• 4.5 单母线运行线路
• 4.6 本章小结
• 5 行波测距仿真研究
• 5.1 MATLAB 仿真软件介绍
• 5.2 仿真模型的建立
• 5.3 影响故障测距的主要因素仿真分析
• 5.3.1 故障初相角对行波信号的影响
• 5.3.2 故障点过渡电阻对行波影响的仿真
• 5.4 行波波速仿真
• 5.5 测距仿真结果分析
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简介
• 学位论文数据集
• 详细摘要