基于小波变换和数学形态学的双回线故障测距的研究

论文摘要

同杆并架双回线由于具有节省用地,投资小,经济效益高等特点被广泛应用于高压或者超高压输电线路上。随着这种输电结构的广泛应用,对此结构的故障测距研究变得日益紧迫。同杆并架双回线由于线路与线路之间距离很近,容易发生跨线故障,这种情况是在以前的单回线故障测距中没有的。在同杆并架的故障情况中,跨线故障占所有故障类型的80%左右。因此,对同杆并架双回线的各种故障进行研究,提出适用于同杆并架双回线的故障测距方案具有现实意义。由于同杆并架双回线路间电气量耦合较为严重,发生故障时,线路噪声较为复杂,在对故障进行定位之前应有效的滤去信号中存在的噪声。本文通过比较分析小波变换和数学形态学的滤波效果后提出一种综合的滤波方案,该方案可以有效的滤除信号中存在的白噪声和脉冲噪声,降低噪声对故障测距精度的影响。本文在对以往故障测距的研究成果和同杆并架双回线特殊问题进行深入研究的基础上,提出了基于小波变换和数学形态学的双回线双端行波故障测距算法。该算法采用分布参数输电线路模型,提出将双回三相线路视为一回六相线路,采用基于小波变换和数学形态学的综合去噪方法对采集到的电流信号进行去噪,对去噪后的信号进行相模变换,最后以电流行波变换后的模1分量首次到达线路两端的时间进行故障定位。采用MATLAB/SIMULINK对算法进行大量仿真实验,结果表明提出的算法测距结果稳定性好,计算精度高,速度快,且该算法不受故障类型、故障位置、过渡电阻、运行方式和负荷电流的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题背景与研究意义
• 1.2 同杆并架双回线的故障测距研究
• 1.2.1 同杆并架双回线故障类型和特点
• 1.2.2 行波故障测距的发展与现状
• 1.2.3 小波变化下的故障测距
• 1.2.4 数学形态学下的故障测距
• 1.3 本文的主要工作
• 2 基于小波变换和数学形态学的综合去噪方法
• 2.1 小波变换原理与去噪算法
• 2.1.1 小波变换数学基础
• 2.1.2 多分辨率分析
• 2.1.3 几种常用的小波
• 2.1.4 小波变换的阈值去噪
• 2.2 数学形态学的原理与去噪算法
• 2.2.1 数学形态学基本运算
• 2.2.2 数学形态学滤波器
• 2.2.3 形态结构元素
• 2.3 两种滤波算法比较
• 2.3.1 高斯白噪声干扰
• 2.3.2 脉冲噪声干扰
• 2.4 综合去噪方法
• 3 同杆并架双回线的相模变换
• 3.1 经典相模变换法
• 3.1.1 对称分量变换
• 3.1.2 Clarke变换
• 3.1.3 Karenbauer变换
• 3.2 新相模变换方法
• 3.2.1 六相相模变换矩阵推导
• 3.2.2 模1分量的研究与分析
• 4 同杆并架双回线双端行波故障测距研究与分析
• 4.1 引言
• 4.2 行波双端故障测距基本原理
• 4.3 行波波头特征提取
• 4.4 同杆并架双回线双端行波故障测距方案
• 4.5 同杆并架双回线双端行波故障测距仿真与分析
• 4.5.1 仿真模型与参数
• 4.5.2 故障测距的结果与讨论
• 4.6 测距方案小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 部分仿真程序
• 附录B 攻读硕士学位期间发表的论文情况