基于小波变换的输电线路故障检测与故障测距的研究

摘要

电力工业是国家经济的支柱产业，对工农业生产和人们日常生活有着举足轻重的作用。而高压输电线路担负着电能传输的重任，是发电厂和终端用户之间联系的纽带，同时又是电力系统中最容易发生故障的环节之一。准确、可靠的输电线路故障检测与故障定位为现场巡线人员及时提供准确、可靠的故障信息，减轻人工巡线的负担，不仅可以缩短查找故障时间，加快线路迅速恢复供电，而且还能及早发现输电线路中的薄弱环节，有效地降低因停电造成的经济损失。高压架空线路准确可靠故障测距是从技术上保证电网安全、稳定和经济运行的重要举措之一。
　　 针对输电线路短路故障的多发性与严重性，避免因断电造成巨大的经济损失，本文将小波理论和模糊推理相结合，并将其应用于电力系统故障检测与定位中。首先，以模糊推理与小波变换相结合为理论依据，根据被检测的各类暂态扰动信号的小波能量谱特征，采用一种基于模糊推理的线路雷击故障与短路故障的识别方法。将各类暂态信号经小波变换后，分解为不同频带上的能量频谱，构造高中低频三维小波能量特征向量，提取扰动特征，根据不同暂态信号特征向量的模糊性，建立If-then模糊推理规则，通过模糊辨识方法区分故障性雷击、非故障性雷击和输电线路普通短路故障，并对三种故障状态的辨识进行建模仿真实验，排除雷击故障扰动量；其次，在传统的小波阈值降噪法的基础上，提出一种改进半软阈值降噪法，对不同信号采用不同方法降噪处理，采用该方法降噪后所得重构信号失真较小，与传统阈值降噪法相比，能更有效的去除噪声污染，是对准确故障测距的一种良好的预处理方法；再次，对输电线路故障等效电路进行分析，总结行波在输电线路上传播的一般规律，改进了单端A型行波故障测距算法，该算法与以往的单端故障测距算法相比，测距更加精准可靠：最后，根据改进单端A型行波故障测距算法，依据实际的电力系统输电线路模型，基于MATLAB7.0对故障暂态信号在小波变换的基础上，进行了不同过渡电阻、不同故障类型等多种短路故障仿真实验，实现故障的准确定位。