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输电线路雷击故障辨识与定位新方法研究

作　者: 朱晓栋
导　师: 束洪春
学　校: 昆明理工大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 小波变换数学形态学故障辨识行波测距
分类号: TM862
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

进行准确的输电线路干扰与故障分类,实现精确的故障定位具有巨大的社会效益和经济效益。由于行波测距装置并不具备识别输电线路干扰性雷击、故障性雷击和一般短路故障的能力,且一般行波测距算法无法胜任雷击点与闪络点不一致的雷击故障定位。因此,本文通过对基于小波变换与数学形态学的信号消噪、高压输电线路干扰与故障的分类方法和输电线路故障行波测距的研究。在一定程度上丰富了输电线路干扰与故障分类的方法,同时对输电线路特殊故障情况(即雷击故障中,雷击点与闪络点不一致的情况)如何测距提出了新的测距方法。主要研究成果如下：1.对小波变换与数学形态学的理论作了介绍,研究了小波变换与数学形态学的特性,对其如何进行信号的消噪进行了分析。2.研究了高压输电线路雷击十扰、雷击故障、一般短路故障时,两端母线处电流行波的特点。构造了基于波形一致性系数的雷击干扰与故障识别方法。3.研究了高压输电线路雷击故障与一般短路故障后电流行波的小波能量谱,构造了基于小波能量熵比值的雷击故障与一般短路故障识别的方法。4.对两种识别方法的抗噪能力进行分析,使用小波变换和数学形态学理论对含噪信号进行了消噪处理,使得识别方法在高噪声环境下正确识别率得到了进一步的提高。5.介绍了行波测距的基本原理,重点分析了雷击故障中的特殊情况,即雷击处由于有较强的绝缘性能未发生闪络,而在其他绝缘较为薄弱处发生闪络的情况,研究了该情况下两端母线处电流行波的特点,提出自己的判据算法,经仿真验证,该方法能有效识别雷击故障时,雷击点与闪络点是否一致,并且在判定雷击点与闪络点不一致的情况下对雷击点和闪络点进行定位。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-14
  1.1 选题背景与意义  8
  1.2 高压输电线路雷击故障概述  8-9
  1.3 时频分析方法概述  9-10
    1.3.1 小波变换  9-10
    1.3.2 数学形态学  10
  1.4 故障测距方法概述  10-11
    1.4.1 工频阻抗法  10-11
    1.4.2 电压法  11
    1.4.3 行波法  11
  1.5 本论文所做的工作  11-14
第二章输电线路的行波传输特性研究  14-20
  2.1 引言  14
  2.2 行波的基本理论  14-17
    2.2.1 单根无损线路的波动方程  16
    2.2.2 三相无损换位线路的波动方程  16-17
  2.3 行波的折射与反射  17-18
  2.4 行波的衰减与变形  18-19
  2.5 本章小结  19-20
第三章小波变换与数学形态学基本理论  20-32
  3.1 引言  20-21
  3.2 小波变换的基本理论  21-28
    3.2.1 连续小波变换  21
    3.2.2 离散小波变换  21-22
    3.2.3 多分辨率分析与Mallat快速算法  22-23
    3.2.4 Lipschitz指数  23
    3.2.5 基于B样条小波的模极大值检测  23-25
    3.2.6 小波阈值滤波理论  25-27
    3.2.7 小波能量熵  27-28
  3.3 数学形态学的基本理论  28-30
    3.3.1 数学形态学原理  28-30
    3.3.2 数学形态学滤波器  30
  3.4 本章小结  30-32
第四章高压输电线路雷击故障辨识方法研究  32-62
  4.1 引言  32
  4.2 高压输电线路仿真中相关模型的建立  32-39
    4.2.1 输电线路模型  32-34
    4.2.2 杆塔模型  34-37
    4.2.3 杆塔接地电阻模型  37-38
    4.2.4 绝缘子闪络模型  38
    4.2.5 雷电流模型  38-39
  4.3 高压输电线路雷击干扰及各类故障仿真  39-48
    4.3.1 雷击杆塔  40-43
    4.3.2 雷击避雷线档距中央  43
    4.3.3 雷击导线(绕击)  43-46
    4.3.4 线路故障  46-48
  4.4 故障行波与雷击干扰行波的特征  48
  4.5 基于波形一致性系数的故障与雷击干扰的识别方法  48-54
    4.5.1 识别方法实现步骤  49-50
    4.5.2 识别方法的抗干扰能力研究  50-52
    4.5.3 经小波和形态学的信号消噪后识别方法的有效性研究  52-54
  4.6 基于小波能量熵比值的雷击故障和一般故障识别方法  54-61
    4.6.1 雷击故障和一般故障的小波能量分布  54-58
    4.6.2 识别方法实现步骤  58-59
    4.6.3 识别方法的抗干扰能力研究  59-61
  4.7 本章小结  61-62
第五章基于行波测距理论的故障定位  62-92
  5.1 引言  62
  5.2 行波测距的基本原理  62-65
    5.2.1 A型行波测距法  63-64
    5.2.2 D型行波测距法  64
    5.2.3 E型行波测距法  64-65
  5.3 基于行波和小波奇异点检测理论的输电线路故障定位  65-72
  5.4 基于数学形态学梯度的行波波头检测  72-73
  5.5 雷击故障时雷击点与闪络点不一致情况下的故障定位  73-90
    5.5.1 故障仿真  73-86
    5.5.2 判据算法  86-88
    5.5.3 仿真验证  88-90
  5.6 本章小结  90-92
第六章结论与展望  92-94
  6.1 结论  92-93
  6.2 展望  93-94
致谢  94-96
参考文献  96-100
附录  100

输电线路雷击故障辨识与定位新方法研究

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