文档介绍：98
燕山大学
本科毕业设计(论文)中期报告
课题名称: 基于小波变换的输电
线路故障检测研究
学院(系): 燕山大学里仁学院
年级专业: 09级电力4班
学生姓名: 宋国慧
指导教师: 王作君
完成日期: 2013-5-03
一毕业设计进展情况
在开题答辩以后的这几周内,我又对课题进行了深入的学****在以前文献的基础上,又查阅了与本课题相关的文献,并了解了输电线路故障等效电路、故障行波的传输性质、小波变换的理论、行波测距的方法以及MATLAB软件的学****与应用。在学****设计的同时,将与课题相关的设计思路、设计方案、计算结果、心得体会记录到毕业设计(论文)工作手册上。
已完成部分
掌握了各故障状态暂态扰动信号的小波能量谱特征。
对分布参数的输电线路故障等效电路进行分析。
输电线路的故障检测研究。
画出输电线路仿真模块图,对对其进行仿真。
对故障电流进行相模变换
利用小波变换来对故障信号进行处理。
对故障线路暂态信号进行去噪及找到模最大值点。
利用单端测距法来进行测距检测。
与本课题相关的英文文献的翻译。
未完成部分
利用双端测距法来进行测距检测,并进行比较。
毕业论文的撰写。
二毕业设计的具体实施方案
第一,画出仿真电路图。第二,输电线路故障等效电路能够得出来。第三,对故障电流进行相模变换。第四,因为输电线路故障后的暂态行波中包含着丰富的故障信息,所以利用小波来检测和分析故障暂态信号,第四,用模最大值来确定信号奇异点
,从而为确定故障点提供依据。第六,利用单端测距法和双端测距法来进行计算,得出故障点的位置,并来确定两种方法的准确性及优劣性。
2. 输电线路故障问题
三相线路故障是指三相导体之间或每相导体对地之间绝缘性降低,导致电流不同程度的发生变化。输电线路故障分为四种:三相短路故障、两相短路故障、两相接地短路故障、单相接地短路故障,而单相接地短路故障是最常见的一种故障,发生的概率占总故障的65%。所以本文对单相接地短路来进行分析。
3. 设计方法进展情况
在设计本课题时有了明确的思路,输电线路故障的等效电路已经算出,了解了故障状态暂态扰动信号的小波能量谱特征,对输电线路故障检测进行了研究。画出了输电线路仿真模块图,对其进行仿真,得到了故障信号,对其利用小波变换进行了分析,对暂态信号进行去噪并找到模最大值,并利用单端测距法对故障距离进行了计算,其结果与实际故障端十分相近。但是利用双端测距法对故障的准确定位以及两种方法的优劣性比较目前还没有完成。
主要步骤
仿真:500kv双端供电输电线路如图所示,线路总长是500Km,距M端100km处发生A相短路故障。接触电阻为10
在MATLAB中,利用电力系统仿真工具箱中的电力系统元件库来搭建输电线路仿真模块图,如下图所示,
测得M端A相接地短路电流为:
对输入信号进行相模变换以获取模行波分量,此时的输入信号并不是单纯的电流行波采样信号
,而是引入一个正常运行时候的电流行波。将当前电流行波采样值与正常运行时候的电流行波采样值的差值作为输入信号,即输入信号为;
对于三相供电系统来说,输电线路各相之间存在着电磁耦合现象,造成了不同回路中单位长度上的电容和电感均不相等,由于波速,因而各相行波的传播速度就不同,这使得三相输电线路行波方程的求解变得十分困难,因此使用相模变换。对输入信号采用的变换为凯伦贝尔变换,即得
经过变换后,三个耦合分量变换为三个独立模分量。
选取模电流进行小波变换,得到Db小波五次变换如下图所示。
信号的奇异性检测理论是对具有突变性的信号在何时发生突变以及突变剧烈程度的数学描述,即用小波变换模最大值表示。这正是其他数学方法难以做到的。特别是对于噪声,它的模最大值随着尺度的增加而减小,对于阶越信号,小波变换模最大值不随尺度变化而变化;对于一般信号而言,其模最大值随尺度的增大而增大。通过检测电力系统中各电气量信号的小波变换模最大值确定电力系统故障的发生时刻。
设置合适阈值选行波小波变换模最大值,下面第一个图是将未经去噪的信号来找到模最大值,第二个图是已经去噪的信号找到模最大值。
单端测距法的原理:当线路发生故障时,故障点产生的行波会发生反射波,利用此反射波相邻两个线模波头之间的时间差来进行故障测距。以输电线路MN在F点处发生接地故障为例加以说明。
T1
T2
M
N
F
假设在M点设置检测点,检测点测量记录故障行波首次到达M端的时间T1,故障行波到达M端后经反射到达故障点F,再反射到达M端检测点,此时时间为T2,两个波头先后到达M端的时间差为,假设行波的波速为v,则可计算出M端到故障点F端之间的距离s。计算公式为:
根据模最大值图可知,初始行波到达检测点M