【摘要】：改革開放以來，社會經(jīng)濟飛速發(fā)展，國家對電力的需求也急劇上升，對電力工業(yè)供電的可靠性和安全性也提出了更高的要求。高壓輸電線路是發(fā)電廠和用戶之間的紐帶，擔負著傳輸電能的重要功能，是電力系統(tǒng)的核心�？焖�、準確地實現(xiàn)輸電線路的故障定位對電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運行具有重要意義。 輸電線路發(fā)生故障時會產(chǎn)生暫態(tài)行波，故障狀態(tài)由正常分量和故障分量疊加而成，其中故障分量中包含了故障相關的各種信息。分析暫態(tài)行波信號在輸電線路中的傳輸特性，對暫態(tài)行波信號進行解耦，經(jīng)相模變換后得到相互獨立的零模分量和線模分量。行波故障定位中無論選取何種模分量、何種方法進行行波故障定位，都必須先確定行波速度，行波速度是影響行波故障定位精度的主要因素之一，其大小與輸電線路的參數(shù)密切相關。采用了區(qū)外故障確定波速的方法進行故障定位，仿真結(jié)果表明該方法在線模分量的條件下確定的波速具有較高的精確度。在此基礎上，提出了一種基于S變換（ST）的輸電線路故障行波定位方法，利用ST算法對提取線模分量的特征信息。將設置的多個故障點仿真得到的定位誤差作為一個誤差序列Δx進行分析：誤差均值表示各算法的故障定位精度；標準偏差和極差（數(shù)據(jù)序列中最大值與最小值的差值）表示各算法的穩(wěn)定性，其中標準偏差反映了數(shù)據(jù)的離散程度，極差反映了數(shù)據(jù)的波動范圍。 ST中高斯窗函數(shù)固定不變，使其標定行波波頭的精確度存在一定的影響，針對ST這一缺點，提出了改進的S變換（MST）。比較短時傅里葉變換，連續(xù)小波變換，ST和MST在行波故障定位中的應用，仿真結(jié)果表明：MST的穩(wěn)定性和準確性是最令人滿意的。 在雙端輸電線路行波故障定位的基礎上，進一步解決三端及三端以上的輸電線路方式故障支路的判定及故障定位。針對故障支路的判定，提出故障判定矩陣，總結(jié)出故障支路判定的方法，選用京津唐500kV輸電線路的實際參數(shù)建立模型進行試驗。試驗結(jié)果表明，故障支路判定方法是正確的。
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圖片說明： (c) 短時傅里葉變換結(jié)果(d) 小波變換結(jié)果圖3-1 原始信號x(t)的S變換及短時傅立葉變換和小波變換頻譜圖在圖3-1(b)、(c)中不同顏色代表不同的信號強度。不難看出，S變換后及短時傅里葉變換和小波變換都能確定信號存在3個頻率的成分，但是在獲取每個頻率成分在時間上的分布上，，在低頻部分，S變換與短時傅立葉變換相比有更好的頻率分辨率；而在高頻部分，S變換與短時傅立葉變換相比有更好的時間分辨率。圖(d)為采用Morlet小波的信號連續(xù)小波變換時頻譜，其小尺度對應高頻�？梢钥闯鯯變換和小波變換都能檢測到頻率突變點，但S變換在低頻處頻率分辨率更好，頻譜圖可視化更高，同時S變換還避免了小波變換母小波和分解層數(shù)選擇的問題。實驗 2 輸電線路行波經(jīng) S 變換和短時傅里葉變換與連續(xù)小波變換提取故障信息后
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圖片說明： 圖 4-2 雙端電源輸電系統(tǒng)仿真模型4.2 波速的確定輸電線路故障時產(chǎn)生的暫態(tài)行波可分解為地模分量和線模分量，由于地模分量的色散等原因，選取線模分量作為研究對象。但是無論選取何種模分量、何種方法進行行波故障定位，在進行故障位置運算前都需要先確定行波速度；行波速度是影響行波故障定位精度的主要因素之一，如式(2-8)所示其大小與輸電線路的參數(shù)密切相關，波速主要受線路分布電容和分布電感的影響。本文利用區(qū)外故障確定波速的方法進行故障定位。利用區(qū)外故障，測得各算法的波速如表 4-1 所示：表 4-1 各種算法計算得到的波速算法 STFT CWT ST MST波速（105km） 2.975 2.986 2.988 2.9404.3 基于 S 變換的輸電線路行波故障定位結(jié)合第 2 章節(jié)所敘述的行波基本理論以及行波法定位原理，可以得出基于 S 變換的輸電線行波故障定位步驟，輸電線路故障定位流程圖如圖 4-3。
【學位授予單位】：上海電力學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM755

【參考文獻】

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本文編號：2515296