基于局部特征尺度分解的输电线路故障行波定位方法研究

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1、学校代号10536学号13205050576分类号TM773密级公开全日制专业学位硕士学位论文基于局部特征尺度分解的输电线路故障行波定位方法研究学位申请人姓名黄惠之所在学院电气与信息工程学院专业学位类别工程硕士专业学位领域电气工程校内导师姓名及职称曾祥君教授校外导师姓名及职称黄文宝高工论文提交日期2015年4月LocalCharacteristic—scaleDecompositionMethodBasedOnTravelingWaveFaultLocationofTransmissionLinesbyHuizhiHuangB.E.(NorthChinaUniversityofTec

2、hnology)2012AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinElectricPowerSystemsandIt’sAutomationinChangshaUniversityofScience&TechnologySupervisorProfessorZengXiangjunApril,2015摘要近年来，随着坚强智能电网的建设，电网规模不断扩大，特高压、长距离、大容量的输电线路在电网中得到了广泛应用，输电线路故障定位也成为了国内外研究的热点。

3、但故障暂态行波信号变化快，故障信号信息提取较为困难。因此，论文利用局部特征尺度分解法对采集到的故障信号进行分解，结合Teager能量算子提出了一种故障行波定位方法，大量故障仿真分析证明了该方法在电力系统故障定位中的有效性。论文首先阐述了输电线路中的故障行波传输特性，研究了单条导线的行波传输特点；提出一种新的信号时频分析方法—局部特征尺度分解方法，分析了其基本理论并进行相关的仿真验证；提出了基于LCD-TEO的输电线路故障行波定位方法。首先，利用LCD将故障电流行波信号分解成若干个内禀尺度分量（ISC）和一个残量之和，其次利用Teager能量算子获得ISC1分量的瞬时能量谱，提取谱图中

4、第一个能量突变点作为故障初始行波到达时刻；从理论上来说，LCD分解不存在小波法中变换参数的选取难题，与HHT变换比较不会出现难以解释的负频率现象。论文利用EMTP-ATP软件针对某500kV电网中一条输电线路进行了仿真分析，采用MATLAB软件进行数据分析和处理，得到基于LCD-TEO故障定位方法的定位结果。同时将所提方法与小波法、HHT法进行比较，仿真结果表明：采用基于LCD-TEO的故障定位方法提取的电网故障行波波头到达时刻精度最高，故障定位精度最高，定位误差小于200米；最后，论文分别就单相接地故障、两相短路故障、两相短路接地故障和三相短路故障进行了大量的仿真，在仿真过程中设置

5、了固定初相角情况下不同故障距离的故障情况，得到的仿真结果充分地验证了论文所提方法的有效性。论文所提基于LCD的信号分解方法能够精确的提取故障行波的高频分量，结合Teager能量算子可以实现故障初始行波波头的的高精度提取，进而根据双端故障行波定位公式实现输电线路的精确定位，大大地缩短了故障恢复时间，有效提高电网的供电可靠性。关键词：输电线路；故障行波定位；局部特征尺度分解；内禀尺度分量；Teager能量谱IIABSTRACTWiththeconstructingofstrongsmartgridandtheexpandingofpowernetworks,UHV,long-distan

6、ceandhigh-capacitytransmissionlinesarewidelyusedincreasinglyinrecentyears.AndthetransmissionlinefaultlocationisbecomingaheatedissuebothinChinaandabroad.Itisdifficulttoextracttravelingwavesignalbecauseoftherapidchange.Localcharacteristic—scaledecomposition(LCD)isusedfortravelingwavesignalanalysi

7、sinthispaper.AfaultlocationmethodisproposedcombiningTeagerenergyoperator.Lotsoffaultsimulationanalysisproveditseffectivenessinpowersystems.Firstly,thispaperanalyzesthetransfercharacteristicsoftravelingwaveintransmissionlines.Thent