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基于行波法输电线路故障测距的研究及其实现方案

作　者: 钟庭剑
导　师: 戴文进
学　校: 南昌大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 行波故障测距输电线路电力系统全球定位系统(GPS) 数字信号处理器(DSP) 小波变换
分类号: TM762.25
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 373次
引　用: 2次
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内容摘要

本文首先全面地介绍了故障测距在国内外发展历程和研究现状。根据各测距算法采用的原理不同，将现有的各种测距算法分为行波法、阻抗法、故障分析法以及智能法，然后逐类对各种算法的理论基础和应用条件上进行了分析、对比和讨论，并在此基础上总结得出了各测距算法的优点及存在的问题，指出了每种测距算法的适用范围和应用局限性。其次设计了一套高压输电线路新型故障测距装置，该测距装置采用专门设计的高速采样单元捕获暂态电流行波信号，采用全球定位系统GPS为线路两端提供精度高达1μs的统一时标，小波变换理论识别暂态电流行波波头信息，从而可实现高精度的双端行波法测距。同时，线路两端的测距装置利用GPS的同步秒脉冲信号1PPS控制各自的中速采样处理单元，对线路的电压和电流信号进行同步采样。此外，采用这些同步采集到的数据，还可实现精确的双端稳态法测距。本课题将迅速发展并被广泛应用的一种新技术—数字信号处理技术应用其中，采用了TI公司生产的TMS320C5410数字信号处理芯片，以满足系统快速进行数据处理的要求，通过对可编程逻辑芯片的逻辑选择来有效和有序地控制系统各个模块运行的工作状态。当输电线路发生故障时，启动系统，测得故障点位置，并将故障点的数据通过RS-232串行端口上传到PC机。为了验证本论文提出的故障定位方法的可行性，通过现场的试验，其结果说明本系统的实验方案确实可行。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第1章概述  9-19
  1.1 本课题研究的意义  9-10
  1.2 故障测距研究现状  10-16
    1.2.1 阻抗法  10-13
    1.2.2 故障分析法  13
    1.2.3 行波法  13-15
    1.2.4 智能法  15-16
  1.3 辅助行波法的分析工具  16-18
    1.3.1 小波变换在故障测距的应用  16-17
    1.3.2 数学形态学方法在故障测距的应用  17-18
  1.4 本文的主要工作  18-19
第2章现代行波测距原理  19-40
  2.1 行波的基本概念  19-22
  2.2 行波源  22
  2.3 行波的发射和折射  22-26
    2.3.1 反射波和折射波产生的原因  22-23
    2.3.2 反射波和折射波的计算  23-24
    2.3.3 行波反射和折射的特点  24-26
  2.4 波的衰减和变形  26-27
  2.5 现代行波测距方法  27-36
    2.5.1 单端 A型测距方法  27-30
    2.5.2 双端 D型测距方法  30-32
    2.5.3 利用重合闸E型测距方法  32-36
  2.6 几种测距的比较  36-39
    2.6.1 单端法优缺点  37-38
    2.6.2 双端法优缺点  38-39
  2.7 本章小结  39-40
第3章小波分析理论及其在行波测距中的应用  40-48
  3.1 小波理论  40-41
  3.2 小波变换  41-46
    3.2.1 连续的小波变换(CWT)  41-42
    3.2.2 离散的小波变换(DWT)  42-43
    3.2.3 正交小波变换  43-46
  3.3 小波分析在故障测距中的应用  46-47
    3.3.1 取样  46
    3.3.2 分解  46
    3.3.3 信号处理  46
    3.3.4 重构使用  46-47
    3.3.5 故障定位  47
  3.4 本章小结  47-48
第4章行波测距中各影响因素的研究  48-54
  4.1 测距方法的配合使用  48
  4.2 行波波头的研究  48-49
  4.3 波速的选择  49
  4.4 测量死区和电压过零故障  49-50
  4.5 启动元件误动问题  50
  4.6 暂态信号的不间断采集问题  50-51
  4.7 小波算法的选择  51
  4.8 雷电波的影响  51-52
  4.9 其他因数的影响  52-53
  4.10 本章小结  53-54
第5章关键技术问题的解决  54-58
  5.1 运用普通的电流互感器测量电流行波  54-55
  5.2 超高速数据采集  55
  5.3 运用 GPS信号实现双端装置的精确时间同步  55
  5.4 行波脉冲的小波检测技术  55-56
  5.5 通信问题的解决  56-57
  5.6 本章小结  57-58
第6章故障测距装置硬件设计  58-78
  6.1 系统总体设计方案与功能  58-60
  6.2 测距装置的设计与实现  60-77
    6.2.1 模拟信号采集单元  60-65
    6.2.2 高速A/D转换器  65-67
    6.2.3 数字信号处理器(DSP)  67-73
    6.2.4 中央处理单元和 SDRAM  73-76
    6.2.5 GPS原理  76-77
  6.3 本章小结  77-78
第7章故障测距装置软件设计  78-83
  7.1 软件框图总体设计  78-79
  7.2 高速数据采集电路软件框图  79-80
  7.3 中央处理单元主程序框图  80-81
  7.4 处理机程序框图  81
  7.5 GPS信息处理软件框图  81-82
  7.6 本章小结  82-83
第8章试验测试及结果分析  83-87
  8.1 试验目的  83
  8.2 试验模块及参数设定  83-84
  8.3 试验内容及测试结果  84-86
  8.4 试验结果分析  86
  8.5 本章小结  86-87
结论  87-89
致谢  89-90
参考文献  90-93
攻读学位期间的研究成果  93

基于行波法输电线路故障测距的研究及其实现方案

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