基于平稳小波变换算法的线路故障测距.pdf
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1、文章编号:()基于平稳小波变换算法的线路故障测距赵晨龙(国网武汉市东湖新技术开发区供电公司湖北 武汉)摘 要:为解决在线路故障识别时其行波波头难以辨认以及存在行波波速需要消减这两个问题本文提出了一种基于平稳小波变换算法的线路故障测距的方法 与传统意义上的小波算法相比本文提出的算法存在以下 个优点:.可以有效消除噪声的干扰.提高了对行波波头的识别率.增强了对奇异点的识别成功率 将上述提出的算法与测距算法相结合使线路故障的测距结果更加准确 并经 仿真算例结果发现本文提出的算法对故障的定位精度高效果具有普适性关键词:故障测距平稳小波变换算法输电线路中图分类号:文献标识码:():.:引言在电力系统中线
2、路一旦其发生故障可能会导致整个系统发生过电压将原本的故障范围扩大从而对正常运行的整个线路以及其他的电力器件造成破坏 更有甚者 还会造成整个电力系统的崩溃 针对故障测距这一问题国内外现有的主要分析方法为故障分析法人工智能检测相关算法以及行波法 故障分析法需求成本低便于实现切其相对稳定但是其具体实现能够测量的精度有限切需要消耗大量的算力计算复杂 人工智能算法现在正逐渐变为主流趋势但存在小样本问题 目前国内的电力系统采用的故障定位方法仍然是行波测距该方法鲁棒性好稳定性高因此在实际的电力系统中应用较为广泛 该方法实现的难点在于行波的波速测量因其波速受自然环境的干扰处于不同的环境下波速也不同因而要得到其
3、准确值相对困难 除此之外行波在传输的过程中会逐渐衰减从而造成其波头的畸变位置越来越不明显导致在故障测距时难以确定故障行波到达电力输电线路的准确时间 本文提出方法首先把电气开关(.)故障的行波信号采用相模变换的方法初步处理然后再采用本文提及的算法进行测量并定位 通过 的 模块仿真验证发现上述提及的算法具有更高的精度 故障测距 不受波速影响的双端行波测距法 相较于传统的单端行波测量法双端的方法可以不受折射、反射的干扰因而其实现较为简单切测量准确率较高图 双端行波测距模型 图 所示即为其模型图 其对应故障行波首次到达该处的时间分别为和 第二次则分别为 和 为故障行波的传播速度则有:()()()()当
4、故障点的位置距离测量端 近时消去波速得:()()()当故障点的位置距离测量端 近时同理可得:()()()如上述公式所示仅需要测量相关时间即可 平稳小波变换 平稳小波变换可以使得变换后的信号与原信号的序列长度保持一致从而可以再最大程度地保留原信号中的有用信息 设一维信号为()其对应的相关变换公式为:()()()()当 时为正交小波变换当 时则为平稳小波变换两种变换的分解算法如下:算法()算法()式中:和 分别为低通滤波器和高通滤波器 为小波系数 为尺度系数 上述变换的分解过程如图 所示图 平稳小波变换分解图 基于 的双端法故障测距 在三相输电过程中会产生耦合现象故本文采用 变换对行波分量进行解耦
5、 变换矩阵为:()式中:、分别为 三相电流、分别为电流行波的 模分量、模分量和 模分量 将相模变换后的 模分量进行 分析然后将分析结果代入到测距公式便可得到测距结果测距流程如图 所示图 故障定位流程图电气开关(.)仿真分析 利用在 中的仿真模块建立一个线路长度 电压等级为 频率为国家标准工频 的双电源供电的电力仿真系统其参数如下变频所示:表 输电线路参数参数电阻/()电容/()正序.零序.本次仿真以 相发生接地故障为例 此时在测量端 和 测得的信号波形如图 所示 使用离散小波变换对电流 模分量进行 的三层分解并取第 到 的 个点分析波形图如图 所示 同样条件下使用平稳小波变换对电流 模分量进行
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