小波變換在AT供電牽引網(wǎng)故障測距中的仿真研究.pdf

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1、第26卷第3期鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)Vo1．26No．32014年9月JoumalofZhengzhouRailwayVocational＆TechnicalCollegeSep．2014小波變換在AT供電牽引網(wǎng)故障測距中的仿真研究王喜燕，陳樂瑞(鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南鄭州450052)摘要：隨著鐵路電氣化程度的提高，對接觸網(wǎng)的故障測距要求也越來越高。本文根據(jù)接觸網(wǎng)的特點(diǎn)和行波故障測距原理，采用A型行波故障測距法，利用電磁暫態(tài)仿真軟件ATPDraw搭建了AT供電方式下的仿真模型，然后對故障暫態(tài)電流運(yùn)用小波分析工具進(jìn)行處理，以檢測暫態(tài)電流初始行波波頭，從而實(shí)現(xiàn)測距目的。關(guān)鍵詞

2、：接觸網(wǎng)；行波；小波變換；故障測距中圖分類號：U226．8+1文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A0引言D表示測距端m到故障點(diǎn)F之間的距離。接觸網(wǎng)故障的精確定位對縮短高速電氣化鐵道當(dāng)故障點(diǎn)位于測距點(diǎn)到中點(diǎn)z以外的區(qū)域時(shí)，搶修時(shí)間，提高運(yùn)輸效率具有直接的影響。由于在第二個(gè)到達(dá)凡端的反向行波浪涌是對側(cè)母線的反射輸電線路方面，對故障定位的研究已經(jīng)十分成熟，因波通過故障點(diǎn)后的折射波Pu，它先于故障點(diǎn)的此，本文對接觸網(wǎng)中的AT供電方式進(jìn)行了故障測距反射波pnu到達(dá)n端，于是n端測出的距離是：的仿真分析。11D，=(下+2一下)=÷t1接觸網(wǎng)行波法原理二二由圖l所示的故障行波過程可以得到能用于故D表示對端m到故障

3、點(diǎn)F之間的距離。障測距的兩個(gè)基本關(guān)系。顯然，當(dāng)故障點(diǎn)F與線路中點(diǎn)重合時(shí)，對線路任一端而言，都有故障點(diǎn)反射波與對端母線反射波同時(shí)到達(dá)的情況出現(xiàn)。這時(shí)，兩端都能測出本段到故障點(diǎn)的距離。由此而見，可靠準(zhǔn)確的識別第二個(gè)反向行波浪涌對正確實(shí)現(xiàn)故障測距是十分重要的。其中一種方法就是小波變換法。小波變換法是根據(jù)行波信號在其小流變換下的模極大值實(shí)現(xiàn)故障測距的一種算法。它的理論依據(jù)是有故障點(diǎn)產(chǎn)生的或由線路開關(guān)合閘產(chǎn)生的初始行波，來自故障點(diǎn)的反射波，檢測母線相鄰母線的反射波，對端母線的反射波、中間換位點(diǎn)、噪聲信號等在圖1A型行波測距原理圖不同尺度下的小波變換都將呈現(xiàn)模極大值，根據(jù)不當(dāng)故障點(diǎn)位于測距點(diǎn)

4、到線路中點(diǎn)z的區(qū)間時(shí)，m同尺度下的小波變換模極大值及其變化，并與接于端在測距點(diǎn)收到的第二個(gè)到達(dá)m端的反射行波浪涌同一母線的健全線路行波波形相比較，可以有效地是故障的反射波PFP，，則由m端測出的距離為：識別出來自故障點(diǎn)初始行波和反射波，以實(shí)現(xiàn)故障DmF-蠆1v(3，r一，r)=專v△t測距。收稿日期：2014一o2—28作者簡介：王喜燕(1985一)，女，河北張家121人，鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系助教。362小波理論2．3暫態(tài)保護(hù)中小波基的選擇原則準(zhǔn)確、充分地提取故障信息是研究各種保護(hù)原在對電力系統(tǒng)暫態(tài)信號進(jìn)行小波變換時(shí)，選取合理的關(guān)鍵。故障時(shí)系統(tǒng)的頻率成分隨時(shí)間的變化而適

5、的小波基對于故障特征的準(zhǔn)確提取具有重要意義。變化，然而暫態(tài)信號是隨機(jī)的、非平穩(wěn)的，只能在純小波變換在時(shí)域中表示為信號和小波基的卷積頻域分析的Fourier變換就顯得無能為力了。小波形式。如果小波基的波形與被分析信號的波形相變換在時(shí)頻域都具有良好的局部化性能，能更準(zhǔn)確近，則相近部分的特征將被放大，不同部分的特征將地描述暫態(tài)信號的故障特征，是分析暫態(tài)信號的有被抑制，從而提取故障暫態(tài)特征。由于暫態(tài)信號具力工具，同時(shí)高速采集技術(shù)對小波變換技術(shù)應(yīng)用于有沖擊性，而db系列小波與沖擊性信號的波形相似暫態(tài)量保護(hù)提供了保障。系數(shù)相對于Haar、Meyer小波要大得多，因此db系列2．1連續(xù)小波變換

6、小波最能提取暫態(tài)信號的股中行特征。小波基的性若(t)∈L()滿足容許條件(t)dt=0，則質(zhì)相互制約，不可能同時(shí)達(dá)到最佳，經(jīng)過反復(fù)比較，稱(t)為小波基，對小波基做伸縮和平移得：本文選用具有正交、緊支以及高階消失矩的db4小波進(jìn)行多尺度小波分析。(6，∈≠03接觸網(wǎng)行波測距的仿真研究稱(t)為小波函數(shù)，其中s為與頻率對應(yīng)的AT供電方式下接觸網(wǎng)ATP仿真模型如圖2。尺度參數(shù)，b為與時(shí)間對應(yīng)的位移參數(shù)。對于(尺)16km處故障過渡電阻為1歐時(shí)電流波形及小波變的信號-廠(t)，其連續(xù)小波變換可定義為：換如圖3。6km處故障過渡電阻為l00Q電壓相角為45。時(shí)電流波形及小波變換如圖4。故

7、障距離分wf()=()別為6km、16km、26km、36km、46km，過渡電阻分別為一維信號t)經(jīng)連續(xù)小波變換生成的vef(s，b)1Q、10Q、50Q、10012時(shí)的仿真數(shù)據(jù)如表1所示。故所包含的信息有冗余的。在實(shí)際應(yīng)用中計(jì)算機(jī)處理障距離分別為6km、16km、26km、36km、46km，過渡電的數(shù)據(jù)都是離散的，所以要想不丟失信息，必須在離阻為100fl，故障電壓相角為45。、135。、225。、315。時(shí)散的尺度參數(shù)s和位移參數(shù)b下進(jìn)行小波變換，從而的仿真數(shù)據(jù)如表2所示