基于小波包和相关算法的输电线路单端行波故障测距研究

发布时间：2020-10-12 05:25

　　 目前,单端行波故障测距在原理上仍无法准确判别第二个反向行波波头为故障点反射波还是对端母线反射波,导致单端测距的可靠性不高。行波相关法是行波单端故障测距的经典算法之一,在目前单端测距系统被广泛应用。但行波相关法的时间窗不固定及相关函数极值判据不可靠导致单端测距的可靠性降低。针对行波相关法出现的问题,本文将小波包和包络线结合实现行波相关法单端故障测距,主要研究内容如下:1.总结原始故障行波信号预处理的各个步骤,分析小波包多尺度变换的基本理论和基于行波相关法的单端行波测距原理,得出影响行波相关法实际应用的两个问题:相关函数极值判据不可靠,相关算法的时间窗宽度不固定。2.针对行波相关法中的相关函数极值判据不可靠问题,本文利用小波包多尺度变换对原始故障信号进行滤波,有效提取故障行波信号的特征;针对行波相关法的时间窗宽度不固定问题,本文提出两种解决方法:第一种通过db1小波基进行小波包多尺度分解和重构,实现各个尺度下固定时间窗的行波相关法;第二种通过最优小波基进行小波包多尺度分析,实现随着尺度变化时间窗随之变化的多时间窗行波相关法。3.利用固定时间窗宽度的行波相关法,首先以db1小波基为基底进行小波包的多尺度分解和重构,得到不同尺度下正反向行波初始波头的宽度都是相同的,以正向行波初始波头的宽度作为行波相关法中的时间窗宽度;然后利用包络线对正反向行波进行提取,使前两个不同极性的波头变为单极性波头;最后以固定时间窗宽度的行波相关法实现单端行波测距。4.由于小波包在不同尺度下重构信号的初始波头宽度不同(除db1小波基为基底),因此在方法一的基础上提出多时间窗宽度的行波相关法。该方法首先利用最大相关系数选取最优小波基,使得以小波包多尺度变换作为滤波器的效果得到最佳;然后以最优小波基为基底进行小波包多尺度分析,得到重构后的正反向行波初始波头的宽度随着尺度的增大逐渐变宽,此时行波相关法成为多时间窗的相关算法;最后,将经包络线处理的单极性正反向行波进行多时间窗宽度的行波相关法,实现单端测距。5.本文在软件PSCAD中建立仿真模型,通过MATLAB将得到的仿真数据进行验证分析。分别对两种方法进行在中点之内和中点之外的仿真分析,且验证了过渡电阻和故障初始角两种因素对测距结果的影响。经仿真验证表明:本文提出的两种方法在任意故障点都可以进行可靠测距,在不同过渡电阻和故障初始角下均适用,提高了单端故障测距的可靠性,且为现代行波测距技术提供了新的发展思路。
【学位单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM75
【部分图文】：

山东理工大学硕士学位论文 第四章 仿真验证4.2 仿真模型搭建在 PSCAD 仿真环境下建立双电源供电的单回架空线路仿真模型。输电线路总长度为 L=100km，电压等级为 220kV。F1、F2分别为中点内和中点外发生故障的位置，设定 F1点距离 M 端 25km，F2点距离 M 端 75km。故障点仿真频率为 1MHz，220kV输电线路行波测距结构图及仿真模型分别如图 4.2 和 4.3 所示。M NL1MFL1NFLF1F2图 4.2 220kV 输电线路行波故障测距结构图Fig. 4.2 Simulation Diagram of Traveling Wave Fault Location for 220 kV Transmission Line

图 4.4 220kV 架空线路结构ig. 4.4 Structure diagram of 220kV overhead transmission l窗行波相关法的单端测距仿真验证 F2在中点以外，在 t=0 时刻 F2发生 A 相接地故障 0Ω。三相故障电压、三相故障电流波形如图 4.5 uaubuc0100200300400500600700i/A
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本文编号：2837703