基于小波熵和算法融合的双端电缆故障诊断方法研究

作     者：姬和静 

作者单位：西安科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：汪梅

授予年度：2017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：电缆故障 小波奇异熵 复小波变换 故障识别 双端故障定位 

摘      要：随着城市规模的扩大与电力线路的不断延伸,城市电网架空线路逐渐被电缆线路代替。地下电缆一旦发生故障就会造成停电事故,给工厂生产带来经济损失、同时也给人们生活带来许多不便。为了保证电力系统稳定运行,关键是快速地排除故障并恢复供电,而排除故障首先要进行故障类型识别,最终实现故障定位。为此,本文对基于小波熵和算法融合的双端电缆故障诊断方法进行了深入研究,主要贡献有以下4个方面:(1)以小波奇异熵为切入点,并将小波奇异熵应用于配电网电缆线路的故障类型识别中,提出了以故障电压暂态量为基础的配电网电缆故障的识别算法。仿真和系统实验表明该算法具有较好的识别效果,误判率也仅仅为0.74%,并且不易受到不同过渡电阻、故障点距离、故障时刻等的影响,具有较强的适应性。(2)为了消除电缆线路三相之间的线间耦合影响,对检测点采集到的原始故障信号进行解耦,提出了改进的相模变换矩阵,实现了用单一模量表征所有故障类型的方法,克服了现有相模变换矩阵单一模量不能反映所有类型的故障的缺点。(3)为了消除双端行波故障定位带来的伪根问题,提出了一种基于改进参数检测法与改进相模变换融合的双端非同步电缆故障定位算法。该算法先通过故障发生前测量端两端的电压、电流数据不断更正非同步角度和线路参数,然后将它们代入到电缆故障测距公式中,最后采用故障后数据进行初步故障测距,所提算法不存在伪根判别的问题。(4)为了消除波速取值的不确定对行波故障测距的精度带来的影响,提出了一种改进参数检测法与改进行波法融合的波速无关的双端行波测距方法。创新性地采用复小波变换法对行波信号进行分析,识别出故障初始行波、故障点反射波、经故障点折射到对端母线反射波的波头,并推导出与波速无关的故障测距公式。仿真和系统实验表明,测距误差小于4%,并且不受故障类型、过渡电阻以及故障时刻等因素的影响。因此,本文研究成果对电力电缆故障诊断具有较好的科学性和实用性。