改进分形理论在输电线路故障模式识别中的应用

发布时间：2017-10-10 06:06

  本文关键词：改进分形理论在输电线路故障模式识别中的应用

  更多相关文章： 多重分形去趋势法 多重分形 拍频振荡 分数阶傅里叶变换 非线性放大器 故障模式

【摘要】：统计数据表明,输电线路发生的故障,80%是以单相瞬时性故障形式存在。传统定时限重合闸技术虽能确保系统暂态稳定性和供电可靠性,同时也存在盲目重合造成二次冲击的危险。如何避免重合于永久性故障线路是电力工作者关注的一个重要的课题。在超高压线路上装设的并联电抗器在吸收无功功率,稳定系统运行电压,抑制潜供电流发挥着重要作用。并联电抗器的引入,其补偿作用导致耦合电压过小,限制了基于断开相端电压幅值相位特征的传统电压判据的应用,同时也加速了电弧的熄灭,导致基于电弧特性的故障性质识别方法难以实现,给单相自适应重合闸故障识别带来一定的技术难度,故本文主要给出利用拍频判据对输电线路故障进行模式识别方法。快速准确地辨识拍频振荡是自适应重合闸拍频判据的核心内容。通过对带并联电抗器的超高压线路单相瞬时性故障下的拍频振荡进行多重分形特性研究,发现拍频振荡具有显著的多重分形特性,采用多重分形去趋势法(MFDFA)确定分形参数,分析了不同故障条件和噪声背景对分形参数的影响。瞬时故障下端电压拍频振荡的H(q)曲线满足反正切分布,永久性故障下端电压信号H(q)曲线趋于常数。根据该分形特性差异,提出了基于多重分形去趋势法的超高压线路单相自适应重合闸拍频判据,定义界值比δ来描述分形参数曲线H(q)的分布特性进行故障性质的快速准确判别。该判据具有强噪声免疫力,克服了故障条件和直流分量等因素的影响。仿真和实测数据验证了判据的有效性和可靠性。同时,超高压输电线路拍频判据通常认为瞬时故障必伴随强拍频振荡,通过分析拍频振荡起振条件发现,线路在瞬时故障下可能发生弱拍频现象导致传统拍频判据误判。针对这一问题,提出了基于自适应FrFT域扩展Hurst指数的单相瞬时故障全拍频检测方法,提取断开相电抗器电流的非线性特征作为特征量。首先,根据峰值扫描法快速确定最佳阶次FrFT域(u域),通过FrFT域的能量聚集特性放大时域故障信号的非线性特征,再利用扩展Hurst指数捕获该特征用于故障辨识。瞬时故障伴随强拍频现象时,该方法具有更优异的噪声免疫力,可直接用于对含噪信号的故障性质快速可靠识别;在伴随弱拍频现象时,方法仍能保持高度的有效性。大量仿真证明了方法的有效性和可靠性。
【关键词】：多重分形去趋势法 多重分形 拍频振荡 分数阶傅里叶变换 非线性放大器 故障模式
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 重合闸技术研究现状10-12
• 1.2.1 模型参数判据10-11
• 1.2.2 智能识别判据11
• 1.2.3 特征根判据11-12
• 1.2.4 拍频判据12
• 1.3 非线性理论在故障识别中的应用12-14
• 1.3.1 混沌理论13
• 1.3.2 孤立子理论13
• 1.3.3 小波分析13-14
• 1.3.4 非线性理论的发展趋势14
• 1.4 本课题研究内容14-16
• 第2章 分形理论在故障模式识别中的应用16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 分形维数16-18
• 2.3 雷击与短路故障的分形-时域差分识别方法18-26
• 2.3.1 雷电波及其特点19-20
• 2.3.2 直击雷和故障行波的特征分析20-23
• 2.3.3 分形-时域差分综合判据23-24
• 2.3.4 雷击与短路故障的仿真分析24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 基于MFDFA的拍频判据27-38
• 3.1 引言27
• 3.2 多重分形趋势波形分析法27-28
• 3.3 拍频振荡的多重分形特性分析28-33
• 3.3.1 拍频振荡28-29
• 3.3.2 拍频振荡的多重分形参数29-30
• 3.3.3 故障条件对分形参数的影响30-32
• 3.3.4 噪声对分形参数的影响32-33
• 3.4 单相自适应重合闸拍频新判据33-34
• 3.5 仿真及实测数据验证34-37
• 3.5.1 仿真模型34-35
• 3.5.2 仿真结果分析35-36
• 3.5.3 实测数据分析36-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第4章 基于FrFT域扩展Hurst指数的全拍频检测38-45
• 4.1 引言38
• 4.2 拍频振荡起振分析38-39
• 4.3 自适应FrFT域39-41
• 4.3.1 分数阶Fourier变换39-40
• 4.3.2 最优阶数40
• 4.3.3 峰值扫描法40-41
• 4.4 扩展Hurst指数41
• 4.5 仿真分析41-44
• 4.5.1 强拍频振荡41-42
• 4.5.2 弱拍频振荡42-44
• 4.6 本章小结44-45
• 结论45-47
• 参考文献47-51
• 攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文51-54
• 致谢54

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本文编号：1004714