基于局部特征尺度分解的输电线路故障行波定位方法研究

发布时间：2017-10-24 23:28

  本文关键词：基于局部特征尺度分解的输电线路故障行波定位方法研究

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【摘要】：近年来,随着坚强智能电网的建设,电网规模不断扩大,特高压、长距离、大容量的输电线路在电网中得到了广泛应用,输电线路故障定位也成为了国内外研究的热点。但故障暂态行波信号变化快,故障信号信息提取较为困难。因此,论文利用局部特征尺度分解法对采集到的故障信号进行分解,结合Teager能量算子提出了一种故障行波定位方法,大量故障仿真分析证明了该方法在电力系统故障定位中的有效性。论文首先阐述了输电线路中的故障行波传输特性,研究了单条导线的行波传输特点;提出一种新的信号时频分析方法—局部特征尺度分解方法,分析了其基本理论并进行相关的仿真验证;提出了基于LCD-TEO的输电线路故障行波定位方法。首先,利用LCD将故障电流行波信号分解成若干个内禀尺度分量(ISC)和一个残量之和,其次利用Teager能量算子获得ISC1分量的瞬时能量谱,提取谱图中第一个能量突变点作为故障初始行波到达时刻;从理论上来说,LCD分解不存在小波法中变换参数的选取难题,与HHT变换比较不会出现难以解释的负频率现象。论文利用EMTP-ATP软件针对某500kV电网中一条输电线路进行了仿真分析,采用MATLAB软件进行数据分析和处理,得到基于LCD-TEO故障定位方法的定位结果。同时将所提方法与小波法、HHT法进行比较,仿真结果表明:采用基于LCD-TEO的故障定位方法提取的电网故障行波波头到达时刻精度最高,故障定位精度最高,定位误差小于200米;最后,论文分别就单相接地故障、两相短路故障、两相短路接地故障和三相短路故障进行了大量的仿真,在仿真过程中设置了固定初相角情况下不同故障距离的故障情况,得到的仿真结果充分地验证了论文所提方法的有效性。论文所提基于LCD的信号分解方法能够精确的提取故障行波的高频分量,结合Teager能量算子可以实现故障初始行波波头的的高精度提取,进而根据双端故障行波定位公式实现输电线路的精确定位,大大地缩短了故障恢复时间,有效提高电网的供电可靠性。
【关键词】：输电线路 故障行波定位 局部特征尺度分解 内禀尺度分量 Teager能量谱
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 选题的背景和意义10-11
• 1.2 输电线路故障定位国内外研究概况及存在的问题11-17
• 1.2.1 基于稳态电气分量的故障定位方法12-14
• 1.2.2 基于暂态行波分量的故障定位方法14-17
• 1.2.3 线路故障行波定位方法中存在的问题17
• 1.3 非平稳信号时频分析方法研究概述17-19
• 1.3.1 STET变换18
• 1.3.2 小波变换18-19
• 1.3.3 HHT变换19
• 1.4 基于局部特征尺度分解的时频分析方法19-20
• 1.5 本文所做的主要工作20-22
• 第二章 输电线路故障行波传输特性分析22-28
• 2.1 故障行波的产生22-23
• 2.2 故障行波的传输23-24
• 2.3 故障行波的色散特性24-25
• 2.4 单导线线路的行波传输过程25-27
• 2.5 小结27-28
• 第三章 局部特征尺度分解理论及其在故障行波信号分解中的应用28-42
• 3.1 LCD的基本理论28-35
• 3.1.1 瞬时频率和单分量信号28-30
• 3.1.2 内禀尺度分量(ISC)30-32
• 3.1.3 基于LCD分解的信号分析方法32-35
• 3.2 几种信号分解方法的对比35-38
• 3.2.1 理论对比35-36
• 3.2.2 仿真对比36-38
• 3.3 LCD在故障行波信号分解中的应用38-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 基于LCD-TEO的输电线路故障行波定位方法42-49
• 4.1 TEO转换的定义和算法42-43
• 4.2 基于LCD-TEO变换的故障行波定位方法43-48
• 4.2.1 故障行波首波头到达时间的精确辨识44-45
• 4.2.2 不受线路参数影响的波速在线测量45-46
• 4.2.3 故障定位实现流程46-48
• 4.3 小结48-49
• 第五章 输电线路各种故障类型仿真分析49-64
• 5.1 仿真模型49
• 5.2 不同故障类型仿真分析49-63
• 5.2.1 线路单相接地故障仿真分析49-54
• 5.2.2 线路两相短路接地故障仿真分析54-57
• 5.2.3 线路两相短路仿真分析57-60
• 5.2.4 线路三相短路故障仿真分析60-63
• 5.3 本章小结63-64
• 全文总结及展望64-66
• 主要研究成果64-65
• 展望65-66
• 参考文献66-71
• 致谢71-72
• 附录A 攻读硕士学位期间完成的论文72-73
• 附录B 攻读硕士学位期间获得的奖励73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 董晓华;;局部特征尺度分解方法在机械振动中的应用[J];一重技术;2014年06期

2 郑近德;程军圣;聂永红;罗颂荣;;完备总体平均局部特征尺度分解及其在转子故障诊断中的应用[J];振动工程学报;2014年04期

3 李鹏宇;邵忍平;汪亚运;齐先坤;;局部特征尺度方法(LCD)及其在齿轮故障诊断中的应用研究[J];计算机测量与控制;2014年02期

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本文编号：1091062