基于电力线载波的故障分析及拓扑识别研究

发布时间：2020-08-12 23:50

【摘要】：智能电网是现如今电网系统发展的重要方向,也是我国电力行业的研究重点。在电力系统中,电力线缆是连接系统内负载和用户的主要设施,是串连电力网络的重要一环。电力线载波技术是基于电缆应用于电力网络的一项新兴技术,具有将电力物理网络和通信应用结合的特点,是未来长期的热点研究课题。本文研究分析了电力系统中配电网络电力线的信道特性,对不同的电力线信道特性进行分析比较,并对电力线信道衰减特性建模分析,通过非线性最小二乘参数估计法建立电力多径信道模型。其次,对电力系统中电力线老化的故障进行研究分析,对不同类型的老化方式做了概述,根据对电缆物理参数变化的检测判断电力线是否出现故障,并分别对单一信道参数和多信道参数变化下的传输函数幅值进行仿真,通过仿真结果得出电缆参数变化和电力线故障之间的关系,并对基于电力线载波应用的高阻抗故障定位进行分析和研究。最后,基于电力线网络拓扑结构实现电力系统网络的结构辨识,并对子空间法和矩阵束法分别研究比较,对于网络拓扑结构的重建,在根邻接法的基础上改进,运用动态树重建法实现网络拓扑重建,提出了基于到达时间的测距和网络逐层重建相结合的电力线网络拓扑结构感知方法,并对到达时间测距算法和网络拓扑重建算法性能进行评估,验证了方法的有效性。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM73;TN913.6
【图文】：

配电网,反性,电力线信道,均值

图 2-1 某配电网接入阻抗的测试结果配电网电力线载波信道模型的研究1 电力线载波信道平均衰减及标准差模型研究体标准差是一组样本中各数值与其算术平均值之差平方和的平均是一种反映总体中个体间差异程度的统计指标，用表示为： = 1 ( )2 =1准差用样本的均值作为参考点，通过样本和平均值之间的差值来反性。它由数据在平均值上下的浮动来确定，这也就是说它反映的是散程度。欧盟 OPERA 的研究中，提出了电力线信道平均衰减的预测模型[20]，体标准差原则得到平均衰减模型未知的参数 , , , :

衰减模型,线性拟合,信道,样本点

= 2 =1(2其中，为样本点处的测量值，为样本点数。在此基础上，可以对每个测量点处的标准差 ( , )分别在频率及距离得到标准差与频率及距离的关系 ( )及 ( )： ( ) = ( , ) (2 =0 ( ) = ( , ) (2 =0作为示例，图 2-2 和图 2-3 给出了基于该电力线信道测试结果统计的 ( )的图形，并分别以线性函数 = 1 + 2, = 1 + 2进行拟相应的标准差模型。

衰减模型,信道,不同距离,线性拟合

图 2-3 不同距离下信道衰减模型的标准差(直线为其线性拟合)该标准差模型反映了所提出的平均衰减预测模型与实际测量结果在不距离上的吻合程度，由上图可看出，不同频率处样本的标准差具有较强系，且标准差随频率近似线性增长，说明随着频率增加，模型对信道的下降。而样本的标准差和距离无明确关系，说明模型对信道的描述能力的增加而变化。最终，可以得到平均衰减模型为： ( , ) = 0.0034 + 1.0893 + 0.1295 + 17.3481 (2 ( ) = 0.278 + 13.613 (2其中， , 分别代表频率(MHz)及距离(m)。在 OPERA 的研究中，给出了在频率范围为 1-30MHz 的宽带 PLC 频段上低的衰减测试结果及模型分析，如图 2-4 和图 2-5 所示。

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