基于VMD-ApEn的输电线路两相接地故障诊断

摘要

输电线路在传输电能过程中不可避免发生接地故障，在输电线路发生的接地故障中，以发生单相接地故障居多，输电线路发生单相接地故障时不及时排除故障，会引起系统对地绝缘薄弱位置发生闪络，进而演变成两相接地故障，相对于单相接地故障两相接地故障占故障总量的比例少，但对电力系统安全、稳定运行所造成的危害却很大，因此，研究两相接地故障对输电线路接地故障的全面分析是必要的。
　　输电线路发生接地故障时，故障信号包含有较多的暂态信号。输电线路发生两相接地故障时，故障暂态信号会分布在发生接地故障的两相中，使得分析两相接地故障要比分析单相接地故障复杂，故障信号特征提取的难度也会增加，因输电线路所处的电磁环境较为复杂，极易受到外界信号的干扰，造成故障特征提取不够完整，使故障诊断结果不够准确。
　　针对分析输电线路两相接地故障过程中，故障信号特征遗失的问题，本文提出一种基于VMD-ApEn的两相接地故障诊断新方法。首先，选取输电线路发生两相接地故障时，故障点处容易获取的相电压信号作为故障信号，然后对各相故障信号进行变分模态分解(VMD)，得到各相本征模态函数(IMF)分量，经近似熵(ApEn)算法提取各相IMF分量的ApEn值并作为一个特征向量，通过分析各相特征向量的模值，最终诊断出输电线路发生两相接地故障时的故障相和非故障相。为了验证所提方法的有效性和可靠性，选取IEEE5节点标准测试系统验证，并与EMD-ApEn方法进行对比，实验结果表明，本文提出的VMD-ApEn方法准确可靠，能够有效地诊断出输电线路发生两相接地故障时的故障相和非故障相，具有较好的实用性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 小波分析

1．2．2 经验模态分解

1．2．3 变分模态分解

1．2．4 近似熵

1．3 本文的主要内容

2 输电线路故障原因及故障类型

2．1 故障原因

2．2 故障类型

2．3 本章小结

3．1．1 基本原理

3．1．2 算法过程

3．1．3 影响因素

3．2 近似熵

3．2．1 熵

3．2．2 基本原理

3．2．3 算法过程

3．2．4 影响因素

3．3 本章小结

4 基于VMD-ApEn方法的参数选取

4．1 模态个数

4．2 阈值

4．3 本章小结

5 基于VMD-ApEn的输电线路两相接地故障诊断

5．1 故障信号获取

5．2 故障信号的变分模态分解

5．3 故障信号的近似熵值

5．4 故障诊断

5．5 故障诊断结果验证

5．6 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

作者简介及读研期间主要科研成果