小波包提取算法和相關(guān)分析的電纜雙端行波測距

為了實(shí)現(xiàn)電纜故障的精確定位,將小波變換模極大值與信號奇異性關(guān)系的理論應(yīng)用于檢測電纜故障行波信號。借助電磁暫態(tài)仿真軟件pscad/emtdc,以35kv交聯(lián)聚乙烯單芯電纜為原型,建立電力電纜故障仿真測試模型。采用daubechies小波對故障測試波形進(jìn)行多尺度、多分辨率分析,仿真結(jié)果表明利用小波變換的時頻局部化特性能夠有效聚焦到電纜故障行波信號中脈沖的起始點(diǎn),為提高電纜故障定位精度提供了有效的檢測方法。

輸電線路發(fā)生故障時，準(zhǔn)確的故障點(diǎn)定位對于保障電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性及安全可靠性非常重要。行波測距法在故障測距中已獲得了廣泛應(yīng)用，但它主要針對的是架空線或電纜線這樣的單線路，對于架空-電纜混合線路的故障測距還不熊很好地解決。文中主要介紹了一種用于架空-電纜混合線路行波測距的基于等價(jià)法的雙端d型測距法，并通過仿真試驗(yàn)驗(yàn)證了其可行性。

為克服雙端行波測距精度受電力線路長度誤差及其兩終端時鐘同步偏差影響的缺陷,在分析混合線路故障行波傳播特性的基礎(chǔ)上,提出了一種混合輸電線路的組合行波測距方法。該組合行波測距方法首先利用雙端測距原理判定故障發(fā)生區(qū)段,然后判別各母線側(cè)接收到的行波反射波的來源,最終利用單端行波測距方法計(jì)算架空線—電纜混合線路的故障距離。500kv架空線—電纜混合線路組合行波測距仿真計(jì)算結(jié)果表明,組合行波測距方法的測距精度明顯高于傳統(tǒng)測距方法的測距精度,可用于工程實(shí)踐。

礦井配電網(wǎng)是單端供電系統(tǒng),其中性點(diǎn)不接地或通過消弧線圈接地,當(dāng)出現(xiàn)單相接地故障時,由于故障電流微弱,故障點(diǎn)位置很難查找。為解決這個問題,采用行波測距法通過檢測故障點(diǎn)初始行波和故障點(diǎn)二次反射波分別到達(dá)母線檢測點(diǎn)的時間來進(jìn)行故障測距,該算法極大的提高了測距的可靠性。仿真結(jié)果證實(shí)了該方法的有效性和可行性。

采用搜索模極大值的方法,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)故障的精確測距。通過matlab仿真平臺,建立了電力電纜故障系統(tǒng)的仿真模型,得出電纜故障波形圖。不同位置的不同故障的仿真數(shù)據(jù)相對誤差均小于4%,驗(yàn)證了該方法的可行性和準(zhǔn)確性。同時提出并推導(dǎo)一種不包含波速v的測距公式,使得在計(jì)算故障距離從理論上擺脫了波速對測距結(jié)果的影響。

分析了架空線-海底電纜混合輸電線路在發(fā)生故障后行波的折、反射過程,并在此基礎(chǔ)上提出一種架空線-海底電纜混合輸電線路組合行波測距方法,首先通過故障初始行波浪涌到達(dá)線路兩側(cè)測量裝置的時間差來判定故障區(qū)段,再由單端原理給出準(zhǔn)確的測距結(jié)果,本方法消除了雙端測距方法測距精度受給定線路長度誤差以及雙端時間不精確同步問題的影響。pscad仿真表明,所提方法可以準(zhǔn)確的給出測距結(jié)果,具有良好的現(xiàn)場應(yīng)用價(jià)值。

分析了架空線-海底電纜混合輸電線路在發(fā)生故障后行波的折、反射過程,并在此基礎(chǔ)上提出一種架空線-海底電纜混合輸電線路組合行波測距方法,首先通過故障初始行波浪涌到達(dá)線路兩側(cè)測量裝置的時間差來判定故障區(qū)段,再由單端原理給出準(zhǔn)確的測距結(jié)果,本方法消除了雙端測距方法測距精度受給定線路長度誤差以及雙端時間不精確同步問題的影響。pscad仿真表明,所提方法可以準(zhǔn)確的給出測距結(jié)果,具有良好的現(xiàn)場應(yīng)用價(jià)值。

為解決鐵路自閉貫通線架空線-電纜混合線路波速度不一致難以精確測距的問題,在分析混合線路連接點(diǎn)處行波傳播特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,提出了基于時間差搜索的雙端行波測距方法.利用連接點(diǎn)處行波到達(dá)線路兩端時間差的不同來確定故障發(fā)生在線路中的區(qū)段和相應(yīng)的波速度,再進(jìn)行精確測距.基于pscad/emtdc對自閉貫通線混合線路建模,并利用小波變換及模極大值檢測理論提取行波波頭進(jìn)行分析.仿真結(jié)果表明,該方法對于架空線-電纜的混合線路是可行的.

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在現(xiàn)實(shí)生活中,架空-電纜混合線路不斷增加,而且同一配電線路可能存在多種不同介質(zhì)的電纜。故障行波在不同介質(zhì)中的傳播速度相差較大,傳統(tǒng)的雙端行波故障測距不適合混合配電電路。針對目前較新的基于時間中點(diǎn)的雙端行波故障測距算法進(jìn)行仿真,通過希爾伯特-黃變換得到準(zhǔn)確的故障位置數(shù)據(jù),為以后實(shí)際運(yùn)用提供可靠依據(jù)。

隨著電力電纜應(yīng)用的增多,對電纜故障測距的精確度要求也不斷提高。提出了一種基于小波分解的信號相關(guān)技術(shù),在此基礎(chǔ)上引入小波變換和自相關(guān)分析方法。先對采集到的信號進(jìn)行多層小波分解,運(yùn)用小波變換進(jìn)行信號濾波和奇異性檢測,然后運(yùn)用搜索模極大值的方法找到高頻分量中的奇異點(diǎn),從而實(shí)現(xiàn)故障的自動精確測距。經(jīng)仿真測得故障距離為1498.23m(預(yù)設(shè)距離1500m),誤差是1.77m,小于一個采樣點(diǎn)的距離,滿足要求。

針對t接輸電線路故障測距問題,將行波故障測距方法應(yīng)用于t接輸電線路故障。首先進(jìn)行故障分支的判定,其次,把復(fù)雜的三端輸電線路通過運(yùn)算化簡為比較簡單的雙端輸電線路,然后利用雙端行波故障測距的方法進(jìn)行故障測距,得到故障的位置。同時在行波測距裝置中增加行波波形記憶模塊、使用較高的采樣精度,確保雙端行波測距的可行性。

分析t型線路故障時行波傳輸特點(diǎn),利用t型線路內(nèi)部故障時各變電站記錄的初始行波波頭到達(dá)時間,建立故障時間矩陣,并與t型線路正常時間矩陣相比較,確定故障線路,然后利用雙端測距方法計(jì)算出故障點(diǎn)位置。仿真分析表明,該方法可以準(zhǔn)確定位故障線路,并能精確計(jì)算出故障距離。

中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn) q/csg110031-2012 南方電網(wǎng)故障錄波及行波測距裝置 技術(shù)規(guī)范 technicalspecificationforfaultrecorderandtravellingwavefault locationdeviceofcsg 2012-04-26發(fā)布2012-04-26實(shí)施 中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司發(fā)布 q/csg ics 備案號： 目次 1范圍.............................................................................1 2規(guī)范性引用文件...................................................................1 3

基于行波的電力電纜故障測距方法研究

在實(shí)際比較了阻抗測距法和行波測距法之后,并且在了解到電力電纜在進(jìn)行故障測距的實(shí)際操作中行波測距法要比阻抗測距法更有優(yōu)勢,在切實(shí)分析了不同種類的行波測距法方面的優(yōu)缺點(diǎn)以及近期國內(nèi)外在行波故障的有關(guān)測距方法的一些特點(diǎn),對其進(jìn)行了一定的研究。

高壓輸電線路行波測距的行波波速確定方法 作者：黃雄，王志華，尹項(xiàng)根，張哲 作者單位：華中科技大學(xué)電力系,湖北省,武漢市,430074 刊名：電網(wǎng)技術(shù) 英文刊名：powersystemtechnology 年，卷(期)：2004,28(19) 被引用次數(shù)：65次 參考文獻(xiàn)(8條) 1.鄧軍波;施圍輸電線路接地故障行波測距新方法[期刊論文]-繼電器2000(08) 2.全玉生;楊敏中;王曉蓉高壓架空輸電線路的故障測距方法[期刊論文]-電網(wǎng)技術(shù)2000(04) 3.李友軍;王俊生;鄭玉平幾種行波測距算法的比較[期刊論文]-電力系統(tǒng)自動化2001(14) 4.曾祥君;尹項(xiàng)根;林福昌基于行波傳感器的輸電線路故障定位方法研究[期刊論文]-中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)2002(06) 5.galepf;taylorpvtravelingwa

分析了傳輸線中的行波過程。在傳統(tǒng)的測距方法的基礎(chǔ)上,提出了不受波速影響的電纜故障測距的改進(jìn)算法。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用改進(jìn)的測距算法得到的測距比較接近于實(shí)際的距離,其精度高于傳統(tǒng)算法所得的結(jié)果。

本文首先對電纜的故障波形進(jìn)行了仿真分析,得到電纜故障點(diǎn)擊穿和未擊穿時的特征波形。利用小波分析法在信號消噪、奇異性檢測等方面的優(yōu)異性能,提出了基于小波奇異性檢測原理的電纜故障定位技術(shù)。該技術(shù)利用小波分析所具有的時頻局部特性,來分析電力電纜行波故障測距中反射脈沖的奇變點(diǎn)。在對此技術(shù)進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上,利用計(jì)算機(jī)仿真證實(shí)這一技術(shù)的正確性、有效性。

目前的t型輸電線路行波故障測距算法一般都是依據(jù)雙端行波故障測距的原理。在深入研究行波故障測距原理和t型線路的故障測距方法的基礎(chǔ)上,提出了綜合利用t型線路的三端測量數(shù)據(jù)和線路本身的固有關(guān)系建立線性方程組的方法,并利用線性方程組的解直接進(jìn)行故障支路的判別和故障點(diǎn)測距。此方法突破了首先判斷故障支路然后故障定位的傳統(tǒng)思路,將其進(jìn)行了統(tǒng)一。給出了確定的誤差范圍,作為故障支路識別和故障點(diǎn)測距的依據(jù)。該方法只利用故障電流的初始行波,便于故障的識別。仿真結(jié)果表明了該方法的正確性和精確度。

為研究采用三相護(hù)層交叉互聯(lián)方式的高壓電纜線路的行波測距方法,討論了裸露高壓電纜(電纜溝或隧道敷設(shè))的相量參數(shù)和模量參數(shù)的計(jì)算方法。通過分析模量參數(shù)的特征,將電纜中的模量分為內(nèi)模量和外模量,分別計(jì)算了直埋電纜和裸露電纜的內(nèi)、外模量波速,計(jì)算表明裸露電纜的外模量波速高于內(nèi)模量。電纜護(hù)層交叉互聯(lián)時,內(nèi)、外模量會因行波折反射而相互轉(zhuǎn)化,波速較快的外模量會對內(nèi)模量波頭造成干擾,給裸露電纜的雙端行波測距造成影響。理論分析和數(shù)值計(jì)算表明,采用三相芯線電流之和作為行波測距信號,可有效消除外模量干擾,大大加強(qiáng)內(nèi)模量波頭特征,有利于提高行波測距準(zhǔn)確度。

針對110kv及以上電壓等級的高壓架空線—電纜混合線路,提出一種基于雙端行波原理的混合線路故障定位方法。首先,通過將混合線路故障產(chǎn)生的初始行波浪涌到達(dá)線路兩端的時間差與整定值進(jìn)行比較來確定故障區(qū)段;然后,根據(jù)不同的故障區(qū)段推導(dǎo)出相應(yīng)的混合線路雙端行波故障測距算法。為了對提出的混合線路行波故障定位方法進(jìn)行驗(yàn)證,將故障定位算法嵌入到普通的雙端行波故障定位裝置中,并利用行波測距校驗(yàn)儀對改造后的行波定位裝置進(jìn)行混合線路故障定位的模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)表明,所提出的混合線路行波故障定位方法是可行的,而且具有較強(qiáng)的實(shí)用性。