小波变换在AT供电牵引网故障测距中的仿真研究.pdf

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1、第26卷第3期郑州铁路职业技术学院学报Vo1．26No．32014年9月JoumalofZhengzhouRailwayVocational＆TechnicalCollegeSep．2014小波变换在AT供电牵引网故障测距中的仿真研究王喜燕，陈乐瑞(郑州铁路职业技术学院，河南郑州450052)摘要：随着铁路电气化程度的提高，对接触网的故障测距要求也越来越高。本文根据接触网的特点和行波故障测距原理，采用A型行波故障测距法，利用电磁暂态仿真软件ATPDraw搭建了AT供电方式下的仿真模型，然后对故障暂态电流运用小波分析工具进行处理，以检测暂态电流初始行波波头，从而实现测距目的。关键词

2、：接触网；行波；小波变换；故障测距中图分类号：U226．8+1文献标识码：A0引言D表示测距端m到故障点F之间的距离。接触网故障的精确定位对缩短高速电气化铁道当故障点位于测距点到中点z以外的区域时，抢修时间，提高运输效率具有直接的影响。由于在第二个到达凡端的反向行波浪涌是对侧母线的反射输电线路方面，对故障定位的研究已经十分成熟，因波通过故障点后的折射波Pu，它先于故障点的此，本文对接触网中的AT供电方式进行了故障测距反射波pnu到达n端，于是n端测出的距离是：的仿真分析。11D，=(下+2一下)=÷t1接触网行波法原理二二由图l所示的故障行波过程可以得到能用于故D表示对端m到故障

3、点F之间的距离。障测距的两个基本关系。显然，当故障点F与线路中点重合时，对线路任一端而言，都有故障点反射波与对端母线反射波同时到达的情况出现。这时，两端都能测出本段到故障点的距离。由此而见，可靠准确的识别第二个反向行波浪涌对正确实现故障测距是十分重要的。其中一种方法就是小波变换法。小波变换法是根据行波信号在其小流变换下的模极大值实现故障测距的一种算法。它的理论依据是有故障点产生的或由线路开关合闸产生的初始行波，来自故障点的反射波，检测母线相邻母线的反射波，对端母线的反射波、中间换位点、噪声信号等在图1A型行波测距原理图不同尺度下的小波变换都将呈现模极大值，根据不当故障点位于测距点

4、到线路中点z的区间时，m同尺度下的小波变换模极大值及其变化，并与接于端在测距点收到的第二个到达m端的反射行波浪涌同一母线的健全线路行波波形相比较，可以有效地是故障的反射波PFP，，则由m端测出的距离为：识别出来自故障点初始行波和反射波，以实现故障DmF-虿1v(3，r一，r)=专v△t测距。收稿日期：2014一o2—28作者简介：王喜燕(1985一)，女，河北张家121人，郑州铁路职业技术学院电气工程系助教。362小波理论2．3暂态保护中小波基的选择原则准确、充分地提取故障信息是研究各种保护原在对电力系统暂态信号进行小波变换时，选取合理的关键。故障时系统的频率成分随时间的变化而适

5、的小波基对于故障特征的准确提取具有重要意义。变化，然而暂态信号是随机的、非平稳的，只能在纯小波变换在时域中表示为信号和小波基的卷积频域分析的Fourier变换就显得无能为力了。小波形式。如果小波基的波形与被分析信号的波形相变换在时频域都具有良好的局部化性能，能更准确近，则相近部分的特征将被放大，不同部分的特征将地描述暂态信号的故障特征，是分析暂态信号的有被抑制，从而提取故障暂态特征。由于暂态信号具力工具，同时高速采集技术对小波变换技术应用于有冲击性，而db系列小波与冲击性信号的波形相似暂态量保护提供了保障。系数相对于Haar、Meyer小波要大得多，因此db系列2．1连续小波变换

6、小波最能提取暂态信号的股中行特征。小波基的性若(t)∈L()满足容许条件(t)dt=0，则质相互制约，不可能同时达到最佳，经过反复比较，称(t)为小波基，对小波基做伸缩和平移得：本文选用具有正交、紧支以及高阶消失矩的db4小波进行多尺度小波分析。(6，∈≠03接触网行波测距的仿真研究称(t)为小波函数，其中s为与频率对应的AT供电方式下接触网ATP仿真模型如图2。尺度参数，b为与时间对应的位移参数。对于(尺)16km处故障过渡电阻为1欧时电流波形及小波变的信号-厂(t)，其连续小波变换可定义为：换如图3。6km处故障过渡电阻为l00Q电压相角为45。时电流波形及小波变换如图4。故

7、障距离分wf()=()别为6km、16km、26km、36km、46km，过渡电阻分别为一维信号t)经连续小波变换生成的vef(s，b)1Q、10Q、50Q、10012时的仿真数据如表1所示。故所包含的信息有冗余的。在实际应用中计算机处理障距离分别为6km、16km、26km、36km、46km，过渡电的数据都是离散的，所以要想不丢失信息，必须在离阻为100fl，故障电压相角为45。、135。、225。、315。时散的尺度参数s和位移参数b下进行小波变换，从而的仿真数据如表2所示