贝叶斯频谱估计在输电线路故障检测与测距中的应用研究

摘要

随着电缆成本的下降和城市电网改造工作的开展，电缆的应用日益广泛。但由于电缆数量的增多以及运行时间的延长等诸多方面因素的影响，输电线路发生故障是不可能完全避免的。如何快速准确的发现电缆故障，并对故障点进行定位成为人们关注的一个问题。但是，到目前为止，输电线路故障测距仍然缺少有效的方法。 本课题是对贝叶斯频谱估计算法的应用性研究。针对目前故障检测算法的不足，提出了基于行波理论的贝叶斯故障检测算法，并给出了算法实现。该算法引入极大似然原理，利用发送脉冲与反射脉冲对应的相位差进行故障定位，采用贝叶斯频谱估计算法对数据进行处理分析，提高了检测精度。仿真结果表明，该算法的分辨率为0.01％。理论分析和仿真结果均表明该算法的优越性。 在实验过程部分，本文以SYWV-75-5型有线电视电缆为研究对象，设计出了一套电缆故障检测装置。由信号发生器产生的射频信号输入进电缆，从故障点(反射点)回来的反射波与入射波叠加形成驻波，然后对电缆输入端的驻波进行采样，采样值包含了故障点的位置信息，接下来对采集到的实验数据进行分析。在分析过程中，采用了贝叶斯故障检测算法。仿真研究表明，该算法的检测精度为0.1m，能够较为精确的测定电缆的故障，具有良好的应用前景。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题的背景及意义

1.2输电线路故障定位的发展历史

1.3故障测距算法的研究现状

1.3.1阻抗法

1.3.2行波法

1.4本文的主要工作

第二章电磁波在传输线中的传播

2.1传输线的概念

2.2均匀传输线的传输方程

2.2.1均匀传输线的等效电路

2.2.2传输方程的推导

2.2.3信号的传播过程

2.3传输常数γ

2.3.1传输常数γ的物理意义

2.3.2传输常数γ的计算

2.4波速度与波阻抗

2.4.1波速度

2.4.2波阻抗

2.5电磁波的反射与透射

2.5.1反射与透射产生的原因

2.5.2电磁波的反射与透射现象

2.5.3各种失配情况下的反射

2.6波的衰减和变形

2.7小结

第三章贝叶斯频谱估计理论

3.1概述

3.1.1贝叶斯频谱估计的发展历史

3.1.2贝叶斯方法的基本观点

3.2贝叶斯概率基础

3.2.1概率论基础

3.2.2贝叶斯概率

3.2.3后验概率与似然函数之间的关系

3.3贝叶斯频谱估计算法

3.3.1贝叶斯公式在频谱估计中的应用

3.3.2贝叶斯分析步骤

3.3.3算法推导

3.4频率分辨能力分析

3.5仿真比较

3.6小结

4基于行波理论的贝叶斯故障检测算法

4.1电缆的故障类型

4.2电缆故障产生的原因

4.3故障检测原理

4.4基于行波理论的贝叶斯故障检测算法

4.4.1算法推导

4.4.2算法实现

4.4.3仿真实验

4.4.4检测限讨论

4.5小结

第五章贝叶斯算法在输电线路故障检测中的应用

5.1故障检测系统概述

5.2信号分离器

5.3传输线

5.4故障检测算法

5.5实验过程及数据分析

5.5.1短路实验

5.5.2断路实验

5.5.3仿真结果分析

5.6小结

结论

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录