基于电压行波的输电线路故障定位方法研究

摘要

作为电力系统生命线的高压输电线路，由于距离长、所跨区域地形复杂，是电力系统故障发生最多的地方。因此，研究一种快速准确的高压输电线路故障定位方法对恢复供电、确保电力系统安全经济运行有着十分重要的意义。目前，行波法故障定位是研究的热点。由于CVT不能传变高频电压信号，实用中多采用电流行波。目前，特制的过电压监测装置解决了CVT不能传变高频信号的问题，能够准确记录故障后的行波信号。本文在该过电压监测装置的基础上设计了基于电压行波的双端输电线路故障定位系统。
　　 本文首先对输电线路行波故障定位算法进行了研究，通过对相关分析基本理论和行波波形影响因素的研究，提出了一种基于波形相关分析的行波故障定位算法。并将该算法与经典的小波分析法进行了对比，表明该算法具有抑制干扰能力强、原理简单、易于实现编程等特点。
　　 为了验证相关算法的可靠性，本文用EMTP-ATP对输电线路故障进行了仿真，仿真了不同类型故障、不同接地电阻故障、不同故障距离故障，并用相关算法和小波分析法对仿真数据进行了对比分析。结果表明该算法不受故障类型、接地电阻、故障距离的影响，且具有较强的噪声抑制能力。
　　 本文还设计了输电线路故障模拟实验，模拟了不同接地电阻故障、简单分支结构以及简单网络结构下输电线路故障。并用两种算法对实验数据做了对比分析。实验分析结果表明，相关分析算法不受线路结构的影响，在高阻故障下也具有较高的定位精度。
　　 结合上述算法、现有的电压传感器和数据采集系统，本文设计了基于电压行波的双端输电线路故障定位系统。主要设计了用于消除异地非同步采集误差的GPS同步时钟。另外，本文还在虚拟仪器软件LabVIEW环境下开发了故障定位应用程序。最后对同步时钟和应用程序做了测试，测试结果表明同步时钟能够准确记录采集不同步引起的误差，应用程序能够实现故障定位分析。

目录

文摘

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声明

1绪论

1.1高压输电线路故障定位的意义

1.2输电线路故障定位的发展及国内外现状

1.2.1输电线路故障定位的发展历史

1.2.2输电线路故障定位方法的分类

1.2.3电流行波法与电压行波法的比较

1.3本文的主要研究内容

2行波故障定位基本理论

2.1引言

2.2无损单导线中的波过程

2.3行波的折反射

2.4单相行波分析

2.5多导线系统及相模变换

2.6行波波形的影响因素

2.6.1行波产生过程中波形的影响因素

2.6.2行波在传播过程中波形的影响因素

2.7实现行波故障定位的步骤

2.8小结

3行波故障定位算法研究

3.1引言

3.2小波算法

3.2.1小波变换

3.2.2小波奇异性检测

3.2.3小波算法的实现

3.3相关算法

3.3.1相关分析基本理论

3.3.2相关算法的实现

3.4信号去噪

3.5小波法与相关法的比较

3.6小结

4仿真分析与模拟实验

4.1引言

4.2仿真及结果分析

4.2.1仿真模型

4.2.2仿真结果分析

4.3模拟实验及结果分析

4.3.1模拟实验设计

4.3.2实验结果及分析

4.4小结

5电压行波故障定位系统软硬件设计

5.1引言

5.2硬件设计

5.2.1整体结构设计

5.2.2 GPS同步时钟设计

5.2.3硬件测试

5.3软件设计

5.3.1开发环境

5.3.2软件设计

5.3.3软件测试

5.4小结

6结论

致谢

参考文献