贝叶斯频谱估计在输电线路故障检测与测距中的应用研究

论文摘要

随着电缆成本的下降和城市电网改造工作的开展，电缆的应用日益广泛。但由于电缆数量的增多以及运行时间的延长等诸多方面因素的影响，输电线路发生故障是不可能完全避免的。如何快速准确的发现电缆故障，并对故障点进行定位成为人们关注的一个问题。但是，到目前为止，输电线路故障测距仍然缺少有效的方法。本课题是对贝叶斯频谱估计算法的应用性研究。针对目前故障检测算法的不足，提出了基于行波理论的贝叶斯故障检测算法，并给出了算法实现。该算法引入极大似然原理，利用发送脉冲与反射脉冲对应的相位差进行故障定位，采用贝叶斯频谱估计算法对数据进行处理分析，提高了检测精度。仿真结果表明，该算法的分辨率为0.01％。理论分析和仿真结果均表明该算法的优越性。在实验过程部分，本文以SYWV-75-5型有线电视电缆为研究对象，设计出了一套电缆故障检测装置。由信号发生器产生的射频信号输入进电缆，从故障点（反射点）回来的反射波与入射波叠加形成驻波，然后对电缆输入端的驻波进行采样，采样值包含了故障点的位置信息，接下来对采集到的实验数据进行分析。在分析过程中，采用了贝叶斯故障检测算法。仿真研究表明，该算法的检测精度为0.1m，能够较为精确的测定电缆的故障，具有良好的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 输电线路故障定位的发展历史
• 1.3 故障测距算法的研究现状
• 1.3.1 阻抗法
• 1.3.2 行波法
• 1.4 本文的主要工作
• 2 电磁波在传输线中的传播
• 2.1 传输线的概念
• 2.2 均匀传输线的传输方程
• 2.2.1 均匀传输线的等效电路
• 2.2.2 传输方程的推导
• 2.2.3 信号的传播过程
• 2.3 传输常数
• 2.3.1 传输常数γ的物理意义
• 2.3.2 传输常数γ的计算
• 2.4 波速度与波阻抗
• 2.4.1 波速度
• 2.4.2 波阻抗
• 2.5 电磁波的反射与透射
• 2.5.1 反射与透射产生的原因
• 2.5.2 电磁波的反射与透射现象
• 2.5.3 各种失配情况下的反射
• 2.6 波的衰减和变形
• 2.7 小结
• 3 贝叶斯频谱估计理论
• 3.1 概述
• 3.1.1 贝叶斯频谱估计的发展历史
• 3.1.2 贝叶斯方法的基本观点
• 3.2 贝叶斯概率基础
• 3.2.1 概率论基础
• 3.2.2 贝叶斯概率
• 3.2.3 后验概率与似然函数之间的关系
• 3.3 贝叶斯频谱估计算法
• 3.3.1 贝叶斯公式在频谱估计中的应用
• 3.3.2 贝叶斯分析步骤
• 3.3.3 算法推导
• 3.4 频率分辨能力分析
• 3.5 仿真比较
• 3.6 小结
• 4 基于行波理论的贝叶斯故障检测算法
• 4.1 电缆的故障类型
• 4.2 电缆故障产生的原因
• 4.3 故障检测原理
• 4.4 基于行波理论的贝叶斯故障检测算法
• 4.4.1 算法推导
• 4.4.2 算法实现
• 4.4.3 仿真实验
• 4.4.4 检测限讨论
• 4.5 小结
• 5 贝叶斯算法在输电线路故障检测中的应用
• 5.1 故障检测系统概述
• 5.2 信号分离器
• 5.3 传输线
• 5.4 故障检测算法
• 5.5 实验过程及数据分析
• 5.5.1 短路实验
• 5.5.2 断路实验
• 5.5.3 仿真结果分析
• 5.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录