自动化专业毕业设计外文翻译(中英文对照翻译)-使用连续小波变换在配电系统中故障定位

1 毕业设计（论文）外文翻译 On of in 用连续小波变换在配电系统中故障定位 ： ： 本 科 ： 电气与信息学院 ： 自 动 化 ： ： 讲 师 ： 2008 年 5 月 5 日 学生姓名 学历层次 所在院系 所学专业 指导教师 教师职称 完成时间 2 （ 本文档前部分为中文 ， 后部分为英文部分 ， 后部分英文部分为 化为 本 ， 不清晰之处 ， 可参考本人上传的英文 本原文 ， 可以免费下载英文 本 (下载地址 ： )， 以人格担保。可先下载英文 本后，再下载中文部分即本文档 ） 使用 连续 小波 变换 在 配电系统中 故障 定位 纳雷利布莱特保罗努奇科希博尔盖蒂 .,.,.,.,.,. ,* a 意大利 波洛尼亚 ， 40136波洛尼亚大学电气工程 系 ， b 意大利 米兰 于 2006年 3 月 31日 ;接受 2006年 3 月 31日 摘要 该 论文 说明 了 连续 小波 变换（ 分析 由于线路故障引起 电压瞬变 得基本步骤 并讨论 了其应用 于 配电 系统 故障定位 。 所 进行的分析 实现在网络中显示存在 相关 典型频率的连续 小波 变换转 换 信号和 特殊 路径 代替转换 小波 引起的 故障。本文提出了一种 在 统中利用以上所提到的相关性 确定 障定位 的步骤。 在 本文中 分析 统 是准确地 以 代表， 以及研究 各种 故障类型和网络特点。本文介绍了 一些 也基 本 测量 概念 和故障定位 标准系统 的 分布式 结构。 2006年 司有限公司， 版权所有 。 关键词：故障测距 ;配电系统 ;连续 小波 变换 ;电磁暂态 ;分布式测控系统 1. 导言 近年来中压配电网络 的 故障定位 是一个 日益受到重视 研究话题 ， 由于既 要 最严 的 质量的要 求并 要 提供改进 测量和监测系统。此外， 在网络需 检修 的传统程序的基础上 增加的安装 分布式发电资源 自动开关系统。 最有前途的 解决这个大家关注问题的方法 似乎是 在 离散 系统中 运用适当的信号处理技术 引起 电压 /电流瞬变产生的短路事件 并记录在一个或更多的 位置。 最近的 投稿的是基于 使用该 小波 变换 的 课题 （例如 ， 1 ，由于 它要求执行 简单 和减少计算 的 时间 通常采用离散 小波 变换（ 。在本文中，使用了连续 小波 变换（ 法。众所周知，相对于 算法， 一 种 让表 现出 该故障暂态 更详细 持续的光谱分析能源。这样的功能是用来 检测单一 频率 电压瞬变所产生的故障。这些频率可用于推断的故障 位置 ，在网络的拓扑结构 小波 沿线 传播速度和 已知 故障类型 。 基于 想结合起来 。 该文件的结构如下。第 3 部分 介绍了拟 订 对连续 小波 变换的分析和具体的路径沿网络所涵盖的行波源 故障的相 互 关系 。 第 4 部分 提出申请 离散系统 对称故障和非对称 两个方案， 同 3 时还介绍了 为不同 中性点接地的特点和故障的位置 检测 所取得的成果。 基于 该 序是适用于这种 以计算机模拟所得的 单一 结果与 详细 磁暂态程序）模型 离散系统 ，其特点和数据 在附录 中描述 。第 5 部分 描述 前文 提到测量系统与 离散系统 结构用于 配置 电压瞬变 的基本特征 。 结论总结所取得的成果与建议的方法和确定的主要 研究额外规定方面 的 工作。 波 变换 所 提供 故障定位 的资料 一个 S（ t）的该 S（ t） 和所 产生的 谐波 之间积分产品 ， 是 转换 的时间和 扩大规模 /压缩版本一个 函数具有 有限 能量 的 ）（ t 函数 的 基波 。这个过程中，相当于一个标产品， 生产 小波 系数 C（ a,b） ，其中可以看出 作为 “ 相似性指标 ” 的信号和所谓的 谐波 位于立场 之间 ， b（ 时间 平移 因数）是 积 分模型并且正数 a: 其中 *表示复共轭。 1）可表示频域（例如 5） ： 其中 F(C(a,b)， S（ ） 和 ）（ 分别是 傅立叶变换的 C（ a， b）， S（ t）和 )t( 。 2）表明，如果 基波 是一个带 滤波 器功能，在频域 中 ，利用连续 小波 变换 确定 在 该 频域 位置 的特 殊 信号。根据傅立叶变换理论，如果中心频率的 基波 ）（ 是0F，那 么 ）（ a 的是0F/ 因此，不同的 模型 允许 从原始信号 提取不同频率 等值的模型 ，相应的以较低频率所给予 中心频率和带宽 比率之间 。相反，向窗口傅立叶分析那里的 常数 频率分辨率 和依赖于 所选择的窗口 带宽 ， 与处理 小波 的宽度的窗口不同 作为一个 函数 a，从而使 用一些 的时间窗口 进行 分析，这是依赖 等值 比率 a。 众所周知， 必须满足 “ 受理条件 ”才能允许 用任意 基波 ： 3）必须满足下列 两个 条件： 均值 ）（ t 等于零 ; ）（ t 快速 下降 至零的 范围是 t 。 只要 基波 满足 具体条件， 特别是正交 下 ，信号可以也 从变换系数 修 复 。 几 种基波 已被用于 文献 （例如 ， 6 ，在这方面的文 献 ，即所谓的选择 波 )t( 之一 ： 与 域 上 产生效果 ，特别是从对原始信号 提高到一 些 更高 的 频域 。件：在计算 中 ，分析 小波 能通畅的转移到 完整的的分析 函数区域中 。 在连续 小波 变换的分析是表现在 分析网络总线故障后记录 时间域上电压瞬变 。 4 该分析 瞬态记录信号 S（ t）的一部分 可以对应到一个电压或电流 瞬态变化， 相应的该产品的采样时间 样本数目 N 在 一个 有限的时间（数毫秒） 之间。 该 （ t） 同时以 一个矩阵 C（ a,b） 为范围。 如下： 平方 和的 值 为 所有 相应的以同样的 频率的 系数 ，这是 为以 后所 有 连续 小波 变换信号 a） ，确定了 每个频率元件规定的重量 的“ 尺度 ” ： 通过检查相对 应 最高的 峰值就可以 得到的 a） 的大小 ，该信号的检测 由 最 明显 的高频成分 确定 。从现在起，这些高频 成分 被称为 暂态的“ 定频率 ” 。该 定频率可以被相 近 的 传播 的 现象，沿 它 们的 间断点 路线反射 。为 了 每个故障定位， 一些理论频率值计算，作为一个功能该路径长度所涵盖的旅行波，传播速度沿线和该类型的思考。队之间的比赛，这些价值观该 定频率可以提供有用的信息为故障定位。 值得注意的是， 增加的衍生 波在多导体传输线 涉及 到 存在不同的 增加 速度。在 连续 小波 变换为基础的分析 方面， 目前 已 分开 进行了 对各种模式在电压暂态 观察点 的记录。 7)和（ 8） 总结 在频域 上的状态 转型，作为使该对角线矩阵 的 矩阵 阻抗和 单位长度的矩阵 通道之间的 一个方法 ，即 z y和 yz不相等，但具有相同的 特征值 的 平方 形成对角矩阵 2 。 系数 i 是 i 传播 的 常数 模式 ，这个复合常数是 其中 i 是衰 减常数和 i 是 i 相常数 相 传播 的模式， 其中 i 被赋予 ： 变换矩阵 的纵行 使对角矩阵 zy和矩阵 yz ，分别给出了 相应的 独立的 线性 特征向量。 3 基于故障定位程序 该 应用 5 首先 提出 适用于简单的一个 对称 的（分三个阶段）故障 模型的方法 ，然后扩展到 非对称故障 模型 。参考 故障瞬变 以 获得分配制度 的选择 ， 其 配置显示在图 仿照 电磁瞬态计划12,13 的方法 。 这 些 关键点 和数据模型 在附录 给出 。 为 基于 转化矩阵 定义 在式（ 8），把它们 对应到 s（ ，0 ） 得到一些相同系数的 变换矩阵 14 。 由 不平衡线 性 矩阵可以推断，仍然 可以 使用 基于程序 15程序实施 考虑垂直对称导体架空线路 中的 配置 （见图 9 的附录） ，模拟 有关的平衡和不平衡线 过渡 的 显着差异。 图 示模拟电压瞬变在 三处 不同的观测点的网络图 即 总线 2,总线 3 及 总线 4，由于零阻抗分三个阶段 出现 总线 1 故障，即 主要 终端 被中止 。 图 涵盖的 行进小波路径所 产生的 一个 故障， 总线 1 。该行波反映在线路终端 并在故障定位。 考虑局部 点多线融合在这里忽视。只有三个路径 （即路径 1,2及 3）达到 观测 点 。 假设在 总线 四，即发送端的主要 接口 是有可能的关联， 在观察 点 每个路径特征频率该故障暂态记录 的方式如下 讨论 ：路径 1 是相关的一个时期所给 予的 行进 时间等于 四个时间 2+思考 作为行波的 路径 在故障定 位 (总线 1)的传播路径 并在发送端的主要馈线（ 总线 4）为 连接 路径 2 和 3 图 力分布网络 和 总线 1 路径所涵盖的行波所造成的故障 。 6 图 压瞬变对一个 包含 三个阶段故障 的发生 ， 在 总线 1 观察 在 3 个不同的节点（ 总线 2 ，总线 3 及 总线 4 ） ，配电网络所显示的图 (1):（ a）一般 性能 及（ b） 详细的 描述 。 7 图 总线 4 连续 小波 变换分析的电压瞬态 结果如 图 示。 它是由最大值(10 所决定 。 图 观 测 点（总线 4 ） 的连续 小波 变换分析的电压瞬态 结果 如图 示 ， 。表 1 比较的理论上假设 和 在第一次逼近 结果推断 ， 其 与所确定的从高峰期 行 进 速度等于光速的速度 如图 表 1 频率值理论上 路径所涵盖的行波来源于一个均衡的 故障 系统， 观察 总线 1 总线 4 的不同以 确定由 连续 小波 变换分析路径长度 路径 路径长度（ 理论频率值 （ 率（ 如果连续 小波 变换的分析是适用于 记录 电压瞬变 在一个不同的观察点，我们正考虑测 试 在其他的分布式 系统的观察点 （见第 5 条 ） ，是有可能增加故障位置 的 有关 资料的 。图 2 显示 在 总线 2 连续 小波 变换分析 的 结果 。 在 总线 1 为 零阻抗分三个阶段故障 。 检测这三个 路径的 主要影响： 4，与 之相对应 故障 位置 在 总线 2 的 和 2+映在线路终端具有相同的 结果 ， 而 3+是 与反射线端子相同的 结果 。因 此 可以看出，加入总线 4 所提供的 要素检测 两个故障的地点， 因此可以 得到更加准确的函数。 图 表 3 显示 该条件下 在 总线 5 的平衡故障 的结果 。在这种情况下只有两条路 对 2 有影响。 与 之相对应 故障 位置 在主馈线发送端和 15 有影响 ， 其 反射系数的同时 显示 在线端子。 图 表 4 显示 该 条件 在 总线 2 的平衡故障终止横向 的结果 。 在 三个路径 这种情况的 影响下 :（ a） 在故障定位（ 总线 2） 的 2+ 之相对应 故障 位置 在主馈线发送端（ 总线 4） 。（ b） 在线端子 2+ （ c） 5 表示的是线端子。 在连续 小波 变换分析 中运用 波 ，是能够侦测到 只 与 频率相关 两条路径 ， 即第一 个 和第三 个路径 ，而 第二路径的频率最大峰值 似乎是隐藏的第一高峰期，由于 基波通过 大型过滤器的 8 振幅 影响， 反映出在总线 1 和总线 5 反复均衡 的故障 线 2 的发电机通过变压器 的变换 。该量 ， 在表 1 3 中 ，显示 不修改反射系数 能中止发电机。 对 非对称故障 不同传播速度的各种模式的 衍生波 必须顾及 15的影响。 考虑到线配置显示，在附录中，作为第一个近似，克拉克转型是适用于电压瞬变在观察点（ 总线 4 ）的分布情 况网 络图 为不同类型的不平衡故障在不同地点，也与图 非零故障阻抗 说明结果的连续 小波变换分析的电压瞬变，由于 在 总线 1 到地面发生故障，无论对案件接地和毫无根据的中立。 此外，在这种情况下，考虑的路径是那些说明在图 速度的模式 0 ，但 显着低于光速的速度（如表 1 所 显示 。附录 9） 。这个速度是用来评价理论频率的价值观，这在表 5， 比较与那些确定由连续 小波 变换的分析。 为同一系统的图 表 6 显示 总线 5 到地面发生故障 的结果 ， 反复模拟和分析的 考虑到故障电阻等于 10 。 那些在表 5 和表 6 存在不平衡负载似乎没有明显的影响 结果。表 7 显示 该的 从一个阶段到另一个阶段影响 故障 的结果 ，和表 8 显示所取得的成果为两相到地面故障。对于这两种情况下，两个故障地点审核： 总线 1 和 总线 5 。中立被认为是毫无根据。 虽然有些结果表明，一些限制的通过的 波 ，即那些有关故障 在图 该网络 (例如， 在 总线 2 均衡故障 )， 其 整体理论计算值 确定已经达到 样的匹配鼓励我们研究定位故障。 第 4 条 讨论问题。 波 变换为基础的算法是构思要再加上一个分布式测量系统。每个单位，设在一些合适的总线的分销网络， 配备了 步装置和是能够获得双方的出发瞬间的瞬态以及相关的波形。一测量单元的故障位置的分布式制度是代表 图 改进了一些地方如 16 。每个线电压的条件是透过一个 压 互感器（ 输出是 到一个检测模块 ( 图 续 小波 变换 在总线 2 分析 电压暂态 的结果 ，由于 在总线 5 分三个阶段发生 零阻抗故障 。它的值受最大频率 （ 12V ）影响。 表 2 频率值，理论上相关的路径所涵盖的行波来源于一个 均衡的系统故障， 总线 5 ，观察在 总线 2 ， 和价值观，确定由连续 小波 变换分析 9 路径 路径长度（ 理论频率值（ 率（ 一 个 检测 模块 （ 一个模拟到字转换 数字采集模块 （ 。经 提供一个 触发 短暂的 逻辑信号 作为一个前触发该数据采集卡，为数据采集和基于 装置 作为一个触发 模块 ，以便记录 短暂 的开始时间 。该数据采集卡输出是离线分析，通过上述所描述的算法 。 原型 已具有以下的特 点 ：以 压 差估价 已 使用绝缘电压 300 千伏的高峰 值的 大小 比例 10000V/1V，带宽 30 4 兆赫（ 3 分贝） ，上升时间 100 毫微秒，准确性 1。其输出信号 反馈检测模块 ，其中已实施的手段模拟电路中描述的 16 。其输出是的 符合要求的基于 备。这个装置的捕捉时间瞬间下降边缘的投入，与标称精度 250 纳秒 。 此外，它提供 1S 为周期 精度 250纳秒 于同步测量系统。比较由于时间所 在不同的分布式测量单位 接受的电压瞬变 图 在 总线 4 电压暂 态 连续 小波 变换分析的 结果 ，由于 总线 5 零阻抗分三个阶段发生故障。它的值受 最大频率 （ 12V ） 影响 表 3 频率值理论上 路径所涵盖的行波来源于一个 平衡 的系统故障 总线 5 ，观察在 总线 四 确定由连续 小波 变换分析 的影响。 路径 路径长度（ 理论频率值（ 由 析提供断裂部分 的 精确位置 。 一个 12 位采集装置是用来 采集 最高采样频率为100s， 其精确范围 是 1 和 的资料 存储能力 为 64 一个采集装置十毫 秒的采集速率为 sa/s。 该仪器还配备 了 络调制解调器的数据传送 /接收 功能 。这样根据一项主从 式构造是为了运作而设计的的一个系统 。 不确定性的来源 其 传播 效果通过测量算法确定 ，主要 取决于 测量硬件。 10 在本节中， 从样本所获得的描述的 文献 初步分析 的 目的是评估的不确定性影响 估计 的 故障定位的测量结果 。 国际标准化组织 “ 不确定性测量 指南 ” 17明 确 评估的不确定性 步骤的分析 ， 起始量 的不 确定 因素影响 简介量的测量 。 然而，在我们的 已知 其他许多实际 情况下，不确定度评定所提供的手 段 是不适用 分析这样的不确定步骤。 因此， 数控技术的基础上 评价方式进行 模拟统计一些 有意义的 测量 数目 ，以便估计有关概率密度函数（ 式）。具体而言，第一步程序是表征对 测量系统 每个设备的 计量性能 以便 获得 式的不确定性来源。这一 方法 可以执行初步的实验测试，对每一个设备或 由制造商 提供的规格 测量其 准确性 ，。 统计相关的不确定性 随机变量 参数所产生的 数据 以及 通过使用 大量的模拟测量算法执行 ， 估计获得 数目的计量 和有关 这个程序已经应用到我们的情况下，开始 准确的定义提供规格或 由制造商 提供 精度规格： 精度为 1 传感 器 其 数据采集 比率 为 1 。在缺 少 进一步的资料 这些不确定 源用来影响 独立均匀分布的随机变量 。 表 4 频率值理论上 路径所涵盖的行波来源于一个 平衡 的系统故障 总线 2，观察在 总线 4 确定由连续 小波 变换分析 路径 路径长度（ 理论频率值（ 特别是正如已经提到的 表 2 11 图 在 总线 4 连续 小波 变换分析的电压暂态 的 结果 ，由于 总线 2 零阻抗 发生故障 分三个阶段，它的值 受 最大频率 （ 12V ） 影响图 总线 4 连续 小波 变换的分析模式 0 电压暂态 的 结果 ，由于 在 总线 1 接地故障 ： （ a）中性点接地网络 ， （ b） 无中性点接地网络 。 其值分别 受 最大值为 （ 12V ） 以及不接地中性点 （ 12V ）影响 。 表 5 频率值 在 总线 1 理论上相关的路径 发生故障 涵盖的行波源自由一个阶段到 地面 ，观察 总线 4 及其值 由连续 小波 变换 确定 分析 路径 路径长度（ 理论频率值 （ 12 表 6 频率值 在 总线 5 理论上相关的路径 发 生故障 涵盖的行波源自由一个阶段到地面，观察 总线 4 及其值 由 径 路径 路径长度（ 理论频率值 （ 测试的表 明 就不同的网络配置 由 不确定性水平低于 200 赫兹 时 所涵盖的 行 播 相关的路径 频率。此值提供 了一个不确定性迹象的估计故障定位作为路径长度和 增长 速度 的一个功能 表 7 频率值 在 总线 1 和总线 5（中性点不接地） 理论上相关的路径所涵盖的行波源 故障，观察在 总线4 及其值 ，由 定 路径 路径 路径长度（ 理论频率值（ 表 8 总线 1 和 总线 5（中立不接地） 频率的 数值 相关的路径涵盖的行波源由两阶段 连接 到地面发生故障 ，观察在 总线 4 及其值 ，由 路径 路径长度（ 理论频率值 （ 5 结论 本文论述了一种基于 连续 微波 变换基础上 来 分析配电系统 中 电压瞬变所产生的的故障 方法 。 这种方法适用于测试网络 、 显示一些特征频率转化的信号 和 具体网络 路径 相互之间的关系。结果表明 ，在 考虑网络配置和故障的类型 基础上，能够提供达到预期的 故障定位 。另外可以改进的 的 研究工作将致力于采取到更复杂的网络 （例如 由 架空线 和电缆组成的 网络 ） 或者为 提高故障定位准确性 而 改善 基 波 。 此外 作者认为， 该论文 所 得 到 的结果 构成了故障定位系统 （ 分布式体系结构 ） 发展的基础 。 鸣谢 这项工作 得到了 究计划的支持 。 附录 在 本文 中，连续 小 波变换的分析 已进行了 模拟仿真。图 1 为配电网络 的 配置说明， 这里 使用 了 电磁暂态程序，即 电网络是由一个 10的主要馈线（ 和由两个 2 的辅助电缆（ 和 1 （ 及 150、 20电站 组成 。 架空线路的特点和导体的几何形状 如图 9 所示。其中 地面电阻率假设等于 100 M 13 图 9 配置架空电缆截面的导体 图 8 测量系统 示意图 。 表 9 架空线图模态参数值 ， 9 以上地面与电阻率等于 100 的 14 该 表格 代表了一个 “连续 参数线模型 ” （ 15 和模态参数 的 值观 （ 表 9 ）值得一提的 是这里采用了 一项频变线模型（例如 型 18 ） ，结果 表明 在电压瞬变 中的结果与 近。这 一方面是由于 其 典型