配電線路在線故障識(shí)別與診斷方法研究.pdf

1、電力線路是電網(wǎng)運(yùn)行的命脈，它在輸送電能的同時(shí)又相當(dāng)脆弱，任何來自外力的破壞以及工作人員的錯(cuò)誤操作，都有可能造成大面積停電，甚至電網(wǎng)瓦解，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人民群眾的生活帶來巨大危害。因此，開展電力線路在線檢測與診斷方法研究，對(duì)于及時(shí)處理故障，恢復(fù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，維護(hù)電力系統(tǒng)安全和用戶經(jīng)濟(jì)利益都有非常重要的意義。
　　 國內(nèi)外對(duì)輸電線路的在線檢測與診斷研究較多，而對(duì)配電線路研究較少，并且偏重于線路發(fā)生故障后的診斷與定位，屬于離線故障診斷。

2、現(xiàn)有的監(jiān)測裝置和定位裝置不能對(duì)配電線路的運(yùn)行狀態(tài)做到實(shí)時(shí)監(jiān)測，也不能對(duì)線路的瞬時(shí)故障和特征不明顯的高阻抗故障做到有效檢測和診斷，更不具備對(duì)線路早期故障作出預(yù)報(bào)的功能。配電線路的一些早期故障若不能及時(shí)排除，很可能發(fā)展成為短路故障，給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行造成危害。
　　 針對(duì)目前沒有配電線路在線監(jiān)測、診斷及故障預(yù)報(bào)系統(tǒng)的情況，根據(jù)配電線路運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)信息和暫態(tài)信息，本文提出了一套配電線路在線故障監(jiān)測、診斷及預(yù)報(bào)系統(tǒng)的方案，并研發(fā)出監(jiān)測裝

3、置，進(jìn)行了掛網(wǎng)運(yùn)行測試。主要研究內(nèi)容包括：電壓電流信息獲取監(jiān)測裝置的研制；基于希爾伯特.黃變換的故障特征量抽取方法研究；提出了基于HPL方法的故障初步分類和詳細(xì)分類方法；最后提出了根據(jù)零序瞬時(shí)功率方向定位故障線路的方法，并將故障診斷的結(jié)果通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送給電力調(diào)度人員，為其制定應(yīng)對(duì)措施提供決策依據(jù)。
　　 具體內(nèi)容和主要成果如下：
　　 (1)利用配電線路故障信號(hào)包含的非基頻暫態(tài)信息，結(jié)合希爾伯特-黃變換適用于非線性、非

4、平穩(wěn)信號(hào)分析的特點(diǎn)，提出了一套完整的配電線路在線監(jiān)測和診斷方法。
　　 (2)首次提出了基于希爾伯特.黃變換的故障特征向量抽取方法來提取配電線路故障信號(hào)暫態(tài)信息，把零序電壓的一階本征模態(tài)分量的瞬時(shí)幅值在一個(gè)周波內(nèi)的采樣值之和作為判斷故障的依據(jù)。研究結(jié)果表明：這種方法不僅能夠檢測單相接地、兩相短路接地等故障，也可以有效檢測出配電線路中難以提取故障特征的高阻故障和間歇性故障。
　　 (3)首次提出了HPL方法用于線路故障初步

5、分類和詳細(xì)分類。首先通過對(duì)三相電壓和三相電流信號(hào)進(jìn)行希爾伯特.黃變換，分別提取出故障三相電壓和三相電流信號(hào)的高頻成分；再利用其一階和二階本征模態(tài)分量的瞬時(shí)幅值構(gòu)造出故障特征向量；然后采用主成分分析方法對(duì)故障特征向量實(shí)施降維，抽取出故障特征向量的主成分；最后基于最小二乘支持向量機(jī)對(duì)各種故障特征進(jìn)行辨識(shí)，判斷出配電線路故障類型。研究結(jié)果表明：該方法不僅能夠有效辨識(shí)配電線路的高阻故障、間歇性故障和低阻故障，而且能對(duì)低阻故障的單相接地、兩相短路

6、、兩相短路接地、三相短路或三相短路接地故障以較高的正確率進(jìn)行分類。
　　 (4)首次提出了根據(jù)零序瞬時(shí)功率方向定位故障線路的方法。首先抽取線路故障的零序電壓和零序電流暫態(tài)分量，再計(jì)算零序瞬時(shí)功率，最后根據(jù)零序瞬時(shí)功率方向定位故障線路。通過仿真和現(xiàn)場測試表明：該方法能有效定位發(fā)生高阻故障或間歇性故障的線路，并根據(jù)線路故障類型做出兩種決策：①對(duì)于接地或短路故障，隔離故障線路、傳送故障位置；②對(duì)于高阻故障或間歇性故障，傳送故障位置。大

7、大縮短了故障查找時(shí)間，降低了線路故障所造成的影響。
　　 (5)利用仿真數(shù)據(jù)和故障錄波數(shù)據(jù)對(duì)文中所提出的配電線路故障檢測的模型、方法，配電線路故障分類方法和故障線路定位方法進(jìn)行了驗(yàn)證，PSCAD和Matlab仿真軟件的仿真結(jié)果表明本文提出的算法正確可靠。進(jìn)一步研制出監(jiān)測裝置進(jìn)行掛網(wǎng)測試，受條件限制，只對(duì)高阻故障進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明監(jiān)測裝置能較好地檢測故障并定位故障線路，本文提出的配電線路在線監(jiān)測、識(shí)別與診斷系統(tǒng)的方案可行