双端行波故障测距方法的深入研究

作     者：郭方正 

作者单位：山东大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁军

授予年度：2007年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：故障测距 行波 小波变换 同杆并架双回线 波速 

摘      要：应用行波进行输电线路故障测距的理论出现已久，但由于故障行波分量的频率成分复杂，传播速度快，其本身是一个具有奇异性的非平稳信号;同时，单回和同杆并架双回线各相之间的电磁耦合，线路参数的不平衡以及输电线路参数的依频变化特性使行波中不同分量的衰减和畸变情况以及传播速度都有差别，这些因素都给波速的选择和行波浪涌到达时刻的标定带来了困难。本文在前人研究的基础上，以小波分析理论和相模变换理论为工具，致力于行波测距中上述问题的解决，得到了较为完整和可靠的基于小波变换的行波测距方法。所做主要工作如下： 对电流互感器和电压互感器传变高频行波信号的能力进行了分析总结;对双端行波测距与单端行波测距方法在可靠性，精度，受母线出线数目和T接点等因素的影响程度等方面作了理论分析和仿真对比;在此基础上选择了更为可行和可靠的基于电流行波的双端故障测距方法。 由于多相不对称线路各相之间的电磁耦合，行波的不同分量流经不同的传输路径，具有不同程度的衰减和畸变和不同的传播速度。因此选择合适的行波分量对于行波浪涌到达时刻的标定和波速的选择都有重要的意义。本文在单回线模分析的基础上，着重研究了同杆并架双回线的相模变换，通过对各模参数的分析选择出了适用于测距的模量，经仿真得到了较好的效果。 故障行波信号是混有噪声的具有奇异性的非平稳信号，而小波分析由于其时频域中都具备良好的局部化特性的特点而常用于这类信号中奇异点的检测。行波信号的传播速度快，频率高，微小的奇异点定位误差都会带来很大的测距误差，因此小波函数的选择非常重要，本文依据故障行波信号的特点，总结了小波函数和尺度的选择原则，并分析了两类Gauss小波，Morlet小波和两类B样条小波的测距性能。同时在对B样条函数和小波函数做出明确定义的同时，归纳总结出其等效滤波器组的推导过程。 行波测距中必须将行波浪涌到达时间的标定和波速的选择结合起来研究才会有较好的效果。小波变换的不同尺度对应信号的不同频段，而故障行波中有丰富的频率成分，由于线路和大地的集肤效应，各模量不同频段的分量有不同的波速，因此各尺度小波变换下应选用不同的波速。本文给出了测距中使用的各模量在所用尺度下的波速的计算方法，经仿真得到了较好的测距结果。 理论和仿真结果表明，本文所作的工作提高了行波故障测距在不同线路结果情况下的适应性、精度和可靠性。