自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計外文翻譯(中英文對照翻譯)使用連續(xù)小波變換在配電系統(tǒng)中故障定位

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）外文翻譯 on the use of continuous-wavelet transform for fault location in distributiong power systems使用連續(xù)小波變換在配電系統(tǒng)中故障定位： ： 本 科 ： 電氣與信息學(xué)院 ： 自 動 化 ： ： 講 師 ： 2008年5 月 5日 學(xué)生姓名學(xué)歷層次所在院系所學(xué)專業(yè)指導(dǎo)教師教師職稱完成時間 （本文檔前部分為中文，后部分為英文部分，后部分英文部分為pdf轉(zhuǎn)化為word版本，不清晰之處，可參考本人上傳的英文pdf版本原文，可以免費下載英文pdf版本(下載地址：使用連續(xù)小波變換在配電系統(tǒng)中故障

2、定位 意大利波洛尼亞viale risorgimento 2，40136波洛尼亞大學(xué)電氣工程系， 意大利 米蘭 cesi收于2006年3月31日;接受2006年3月31日摘要該論文說明了連續(xù)小波變換（cwt）為分析由于線路故障引起電壓瞬變得基本步驟并討論了其應(yīng)用于配電系統(tǒng)故障定位。所進行的分析實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中顯示存在相關(guān)典型頻率的連續(xù)小波變換轉(zhuǎn)換信號和特殊路徑代替轉(zhuǎn)換小波引起的故障。本文提出了一種在mv離散系統(tǒng)中利用以上所提到的相關(guān)性確定mv配電系統(tǒng)故障定位的步驟。 在本文中分析mv離散系統(tǒng)是準(zhǔn)確地以empt模型為代表，以及研究各種故障類型和網(wǎng)絡(luò)特點。本文介紹了一些也基本測量概念和故障定位標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)

3、的分布式結(jié)構(gòu)。2006年elsevier公司有限公司，版權(quán)所有。關(guān)鍵詞：故障測距;配電系統(tǒng);連續(xù)小波變換;電磁暫態(tài);分布式測控系統(tǒng)1. 導(dǎo)言近年來中壓配電網(wǎng)絡(luò)的故障定位是一個日益受到重視研究話題， 由于既要最嚴(yán)的質(zhì)量的要求并要提供改進測量和監(jiān)測系統(tǒng)。此外，在網(wǎng)絡(luò)需檢修的傳統(tǒng)程序的基礎(chǔ)上增加的安裝分布式發(fā)電資源自動開關(guān)系統(tǒng)。最有前途的解決這個大家關(guān)注問題的方法似乎是在離散系統(tǒng)中運用適當(dāng)?shù)男盘柼幚砑夹g(shù)引起電壓/電流瞬變產(chǎn)生的短路事件并記錄在一個或更多的位置。最近的投稿的是基于使用該小波變換的課題（例如，1-4），由于它要求執(zhí)行簡單和減少計算的時間通常采用離散小波變換（dwt）。在本文中，使用了連續(xù)

4、小波變換（cwt）算法。眾所周知，相對于dwt的算法，cwt是一種讓表現(xiàn)出該故障暫態(tài)更詳細(xì)持續(xù)的光譜分析能源。這樣的功能是用來檢測單一頻率電壓瞬變所產(chǎn)生的故障。這些頻率可用于推斷的故障位置，在網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)小波沿線傳播速度和已知故障類型。基于cwt故障定位的程序是與測量系統(tǒng)旨在獲得雙方的起始時間的瞬態(tài)及有關(guān)波形設(shè)想結(jié)合起來。該文件的結(jié)構(gòu)如下。第3部分介紹了擬訂對連續(xù)小波變換的分析和具體的路徑沿網(wǎng)絡(luò)所涵蓋的行波源故障的相互關(guān)系。第4部分提出申請離散系統(tǒng)對稱故障和非對稱兩個方案，同時還介紹了為不同中性點接地的特點和故障的位置檢測所取得的成果?；谠揷wt程序是適用于這種以計算機模擬所得的單一結(jié)果與

5、詳細(xì)empt（電磁暫態(tài)程序）模型離散系統(tǒng)，其特點和數(shù)據(jù)在附錄中描述。第5部分描述前文提到測量系統(tǒng)與離散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)用于配置電壓瞬變的基本特征。 結(jié)論總結(jié)所取得的成果與建議的方法和確定的主要研究額外規(guī)定方面的工作。2.連續(xù)小波變換所提供故障定位的資料一個s（t）的該cwt信號是s（t）和所產(chǎn)生的諧波之間積分產(chǎn)品， 是轉(zhuǎn)換的時間和擴大規(guī)模/壓縮版本一個函數(shù)具有有限能量的函數(shù)的基波。這個過程中，相當(dāng)于一個標(biāo)產(chǎn)品， 生產(chǎn)小波系數(shù)c（a,b） ，其中可以看出作為“相似性指標(biāo)”的信號和所謂的諧波位于立場之間，b（時間平移因數(shù)）是積分模型并且正數(shù)a:其中*表示復(fù)共軛。 eq（1）可表示頻域（例如5） ：其中f(

6、c(a,b)，s（）和分別是傅立葉變換的c（a，b），s（t）和。 eq（2）表明，如果基波是一個帶濾波器功能，在頻域中，利用連續(xù)小波變換確定在該頻域位置的特殊信號。根據(jù)傅立葉變換理論，如果中心頻率的基波是，那么的是/a之一。因此，不同的模型允許從原始信號提取不同頻率-較大得等值的模型，相應(yīng)的以較低頻率所給予中心頻率和帶寬比率之間。相反，向窗口傅立葉分析那里的常數(shù)頻率分辨率和依賴于所選擇的窗口帶寬，與處理小波的寬度的窗口不同作為一個函數(shù)a，從而使用一些的時間窗口進行分析，這是依賴等值比率a。眾所周知，必須滿足“受理條件”才能允許cwt使用任意基波：eq.（3）必須滿足下列兩個條件：均值等于零;

7、 快速下降至零的范圍是t± 。只要基波滿足具體條件， 特別是正交下，信號可以也從變換系數(shù)修復(fù)。 幾種基波已被用于文獻（例如，6-11），在這方面的文獻，即所謂的選擇morlet小波作為基波之一：與dwt不同，cwt可以在任何頻域上產(chǎn)生效果，特別是從對原始信號提高到一些更高的頻域。cwt也是不斷在變化條件：在計算中，分析小波能通暢的轉(zhuǎn)移到完整的的分析函數(shù)區(qū)域中。在連續(xù)小波變換的分析是表現(xiàn)在分析網(wǎng)絡(luò)總線故障后記錄時間域上電壓瞬變。該分析瞬態(tài)記錄信號s（t）的一部分可以對應(yīng)到一個電壓或電流瞬態(tài)變化，相應(yīng)的該產(chǎn)品的采樣時間ts 和樣本數(shù)目n在一個有限的時間（數(shù)毫秒）之間。該cwt的數(shù)值是一個

8、一元函數(shù)s（t）同時以一個矩陣c（a,b）為范圍。如下： 平方和的值為所有相應(yīng)的以同樣的頻率的系數(shù)，這是為以后所有連續(xù)小波變換信號ecwt（a） ，確定了每個頻率元件規(guī)定的重量的“尺度”：通過檢查相對應(yīng)最高的峰值就可以得到的ecwt（a）的大小，該信號的檢測由最明顯的高頻成分確定。從現(xiàn)在起，這些高頻成分被稱為暫態(tài)的“cwt的確定頻率”。該cwt確定頻率可以被相近的faultoriginated 波傳播的現(xiàn)象，沿它們的間斷點路線反射。為了每個故障定位， 一些理論頻率值計算，作為一個功能該路徑長度所涵蓋的旅行波，傳播速度沿線和該類型的思考。隊之間的比賽，這些價值觀該cwt，確定頻率可以提供有用的信

9、息為故障定位。值得注意的是，增加的衍生波在多導(dǎo)體傳輸線涉及到存在不同的增加速度。在連續(xù)小波變換為基礎(chǔ)的分析方面， 目前已分開進行了對各種模式在電壓暫態(tài)觀察點的記錄。eqs.(7)和（8）總結(jié)在頻域上的狀態(tài)轉(zhuǎn)型，作為使該對角線矩陣的矩陣阻抗和單位長度的矩陣通道之間的一個方法，即z y和yz不相等，但具有相同的特征值的平方形成對角矩陣。系數(shù)是i傳播的常數(shù)模式，這個復(fù)合常數(shù)是其中是衰減常數(shù)和是i相常數(shù)相傳播的模式， 其中i被賦予：變換矩陣的縱行和 ，即使對角矩陣 zy和矩陣yz ，分別給出了相應(yīng)的獨立的線性特征向量。 3基于故障定位程序該cwt的應(yīng)用首先提出適用于簡單的一個對稱的（分三個階段）故障模

10、型的方法，然后擴展到非對稱故障模型。參考故障瞬變以獲得分配制度的選擇，其配置顯示在圖.1 ，仿照電磁瞬態(tài)計劃emtp-rv 12,13 的方法 。這些關(guān)鍵點和數(shù)據(jù)模型在附錄給出。 為基于轉(zhuǎn)化矩陣和平衡線的定義在式（8），把它們對應(yīng)到clarkes（）得到一些相同系數(shù)的變換矩陣14 。由不平衡線性矩陣可以推斷，仍然可以使用基于程序15程序?qū)嵤〆mtp。在考慮垂直對稱導(dǎo)體架空線路中的配置（見圖9的附錄） ，模擬有關(guān)的平衡和不平衡線過渡的顯著差異。 3.1.均衡的故障圖.2顯示模擬電壓瞬變在三處不同的觀測點的網(wǎng)絡(luò)圖.1 ， 即總線2,總線3及總線4，由于零阻抗分三個階段出現(xiàn)總線1故障，即主要終端被中

11、止。 圖.1也說明了六個涵蓋的行進小波路徑所產(chǎn)生的一個故障，總線1 。該行波反映在線路終端并在故障定位。 考慮局部點多線融合在這里忽視。只有三個路徑（即路徑1,2及3）達到觀測點。假設(shè)在總線四，即發(fā)送端的主要接口是有可能的關(guān)聯(lián)，在觀察點每個路徑特征頻率該故障暫態(tài)記錄的方式如下討論：路徑1是相關(guān)的一個時期所給予的行進時間等于四個時間l1+l2+l3除以傳播速度，思考作為行波的路徑在故障定位(總線1)的傳播路徑并在發(fā)送端的主要饋線（總線4）為連接路徑2和3 圖.1.電力分布網(wǎng)絡(luò)和總線1路徑所涵蓋的行波所造成的故障。圖.2.電壓瞬變對一個包含三個階段故障的發(fā)生，在總線1觀察在3個不同的節(jié)點（總線2

12、，總線3及總線4 ） ，配電網(wǎng)絡(luò)所顯示的圖(1):（a）一般性能及（b）詳細(xì)的描述。圖.3.在總線4連續(xù)小波變換分析的電壓瞬態(tài)結(jié)果如圖.2所示。 它是由最大值(1.25)所決定。 圖.三介紹了在觀測點（總線4 ）的連續(xù)小波變換分析的電壓瞬態(tài)結(jié)果如圖.二所示，。表1比較的理論上假設(shè)和在第一次逼近結(jié)果推斷，其與所確定的從高峰期行進速度等于光速的速度如圖.3所示。表1 頻率值理論上路徑所涵蓋的行波來源于一個均衡的故障系統(tǒng)，觀察總線1總線4的不同以確定由連續(xù)小波變換分析路徑長度路徑路徑長度（km）理論頻率值（khz）cwt確定頻率（khz）如果連續(xù)小波變換的分析是適用于記錄電壓瞬變在一個不同的觀察點，

13、我們正考慮測試在其他的分布式系統(tǒng)的觀察點（見第5條），是有可能增加故障位置的有關(guān)資料的。圖.4 表2顯示在總線2連續(xù)小波變換分析的結(jié)果。在總線1為零阻抗分三個階段故障。檢測這三個路徑的主要影響：l3+l4，與之相對應(yīng)故障位置在總線2的和l1+l2+l4 反映在線路終端具有相同的結(jié)果， 而l2+l3+l5則是與反射線端子相同的結(jié)果。因此可以看出，加入總線4所提供的要素檢測兩個故障的地點，因此可以得到更加準(zhǔn)確的函數(shù)。圖.5和表3顯示該條件下在總線5的平衡故障的結(jié)果。在這種情況下只有兩條路對l1+l2有影響。與之相對應(yīng)故障位置在主饋線發(fā)送端和l1 + 15有影響，其反射系數(shù)的同時顯示在線端子。 圖.

14、6和表4顯示該條件在總線2的平衡故障終止橫向的結(jié)果。 在三個路徑這種情況的影響下:（a）在故障定位（總線2）的l1+l2+l4 與之相對應(yīng)故障位置在主饋線發(fā)送端（總線4）。（b）在線端子l1+l2+l3及（c）l1+l5表示的是線端子。在連續(xù)小波變換分析中運用morlet 基波，是能夠偵測到只與頻率相關(guān)兩條路徑，即第一個和第三個路徑，而第二路徑的頻率最大峰值似乎是隱藏的第一高峰期，由于基波通過大型過濾器的振幅影響，反映出在總線1和總線5反復(fù)均衡的故障.在總線2的發(fā)電機通過變壓器的變換。該cwt確定頻率的能量，在表13中，顯示不修改反射系數(shù)能中止發(fā)電機。3.2.非對稱故障對非對稱故障不同傳播速度

15、的各種模式的衍生波必須顧及15的影響?？紤]到線配置顯示，在附錄中，作為第一個近似，克拉克轉(zhuǎn)型是適用于電壓瞬變在觀察點（總線4 ）的分布情況網(wǎng)絡(luò)圖.1 ，為不同類型的不平衡故障在不同地點，也與圖.七的非零故障阻抗說明結(jié)果的連續(xù)小波變換分析的電壓瞬變，由于在總線1到地面發(fā)生故障，無論對案件接地和毫無根據(jù)的中立。 此外，在這種情況下，考慮的路徑是那些說明在圖.1相速度的模式0 ，但顯著低于光速的速度（如表1所顯示。附錄9） 。這個速度是用來評價理論頻率的價值觀，這在表5，比較與那些確定由連續(xù)小波變換的分析。 為同一系統(tǒng)的圖.1和表6顯示總線5到地面發(fā)生故障的結(jié)果，反復(fù)模擬和分析的考慮到故障電阻等于1

16、0。那些在表5和表6存在不平衡負(fù)載似乎沒有明顯的影響結(jié)果。表7顯示該的從一個階段到另一個階段影響故障的結(jié)果，和表8顯示所取得的成果為兩相到地面故障。對于這兩種情況下，兩個故障地點審核：總線1和總線5 。中立被認(rèn)為是毫無根據(jù)。 雖然有些結(jié)果表明，一些限制的通過的morlet小波，即那些有關(guān)故障在圖.1的該網(wǎng)絡(luò)(例如，在總線2均衡故障)，其整體理論計算值確定已經(jīng)達到cwt頻率。這樣的匹配鼓勵我們研究定位故障。第4條討論問題。 4.測量系統(tǒng)與分布式體系結(jié)構(gòu)所描述的連續(xù)小波變換為基礎(chǔ)的算法是構(gòu)思要再加上一個分布式測量系統(tǒng)。每個單位，設(shè)在一些合適的總線的分銷網(wǎng)絡(luò)， 配備了gps同步裝置和是能夠獲得雙方的

17、出發(fā)瞬間的瞬態(tài)以及相關(guān)的波形。一測量單元的故障位置的分布式制度是代表圖.八。改進了一些地方如16 。每個線電壓的條件是透過一個vtv電壓互感器（v-vt）其輸出是到一個檢測模塊(edb)。圖.4.連續(xù)小波變換在總線2分析電壓暫態(tài)的結(jié)果，由于在總線5分三個階段發(fā)生零阻抗故障。它的值受最大頻率（1.23）影響。表2 頻率值，理論上相關(guān)的路徑所涵蓋的行波來源于一個均衡的系統(tǒng)故障，總線5 ，觀察在總線2 ， 和價值觀，確定由連續(xù)小波變換分析路徑路徑長度（km）理論頻率值（khz）cwt確定頻率（khz）一個檢測模塊（edb）和一個模擬到字轉(zhuǎn)換數(shù)字采集模塊（daq）。經(jīng)edb特別設(shè)計檢測在場的瞬變疊加到

18、供應(yīng)電壓波形，并提供一個觸發(fā)短暫的邏輯信號作為一個前觸發(fā)該數(shù)據(jù)采集卡，為數(shù)據(jù)采集和基于gps的裝置作為一個觸發(fā)模塊，以便記錄短暫的開始時間。該數(shù)據(jù)采集卡輸出是離線分析，通過上述所描述的算法。原型已具有以下的特點：以pearson電壓差估價已使用vd305，與絕緣電壓300千伏的高峰值的大小比例10000v/1v，帶寬30 hz至4兆赫（ 3分貝） ，上升時間100毫微秒，準(zhǔn)確性±1。其輸出信號反饋檢測模塊，其中已實施的手段模擬電路中描述的 16 。其輸出是的ttl雙邏輯信號，在符合要求的基于gps 設(shè)備。這個裝置的捕捉時間瞬間下降邊緣的投入，與標(biāo)稱精度± 250納秒。 此外

19、，它提供1s為周期精度± 250納秒 ttl脈沖用于同步測量系統(tǒng)。比較由于時間所instants對在不同的分布式測量單位接受的電壓瞬變圖.5. 在總線4電壓暫態(tài)連續(xù)小波變換分析的結(jié)果，由于總線5零阻抗分三個階段發(fā)生故障。它的值受最大頻率（3.66 ）影響表3頻率值理論上路徑所涵蓋的行波來源于一個平衡的系統(tǒng)故障總線5 ，觀察在總線四確定由連續(xù)小波變換分析的影響。路徑路徑長度（km）理論頻率值（khz）cwt確定頻率（khz）由cwt分析提供斷裂部分的精確位置。 一個12位采集裝置是用來采集最高采樣頻率為100msa/s，其精確范圍是± 1 和的資料存儲能力為64kb， 一個采

20、集裝置十毫秒的采集速率為3.2 msa/s。 該儀器還配備了gsm/gprs網(wǎng)絡(luò)調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)傳送/接收功能。這樣根據(jù)一項主從式構(gòu)造是為了運作而設(shè)計的的一個系統(tǒng)。 4.1.分析測量不確定度和不確定性的來源其傳播效果通過測量算法確定，主要取決于測量硬件。在本節(jié)中，從樣本所獲得的描述的文獻初步分析的目的是評估的不確定性影響估計的故障定位的測量結(jié)果。 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織“不確定性測量指南”17明確評估的不確定性步驟的分析，起始量的不確定因素影響簡介量的測量。 然而，在我們的已知其他許多實際情況下，不確定度評定所提供的手段是不適用分析這樣的不確定步驟。因此，數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)上評價方式進行模擬統(tǒng)計一些有意義

21、的測量數(shù)目，以便估計有關(guān)概率密度函數(shù)（pdf格式）。具體而言，第一步程序是表征對測量系統(tǒng)每個設(shè)備的計量性能以便獲得pdf格式的不確定性來源。這一方法可以執(zhí)行初步的實驗測試，對每一個設(shè)備或由制造商提供的規(guī)格測量其準(zhǔn)確性，。 統(tǒng)計相關(guān)的不確定性隨機變量參數(shù)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以及通過使用大量的模擬測量算法執(zhí)行，估計獲得數(shù)目的計量和有關(guān)pdf。這個程序已經(jīng)應(yīng)用到我們的情況下，開始準(zhǔn)確的定義提供規(guī)格或由制造商提供精度規(guī)格：精度為±1傳感器其數(shù)據(jù)采集比率為±1。在缺少進一步的資料這些不確定源用來影響?yīng)毩⒕鶆蚍植嫉碾S機變量。表4 頻率值理論上路徑所涵蓋的行波來源于一個平衡的系統(tǒng)故障總線2，觀察

22、在總線4確定由連續(xù)小波變換分析路徑路徑長度（km）理論頻率值（khz）cwt確定頻率（khz）特別是正如已經(jīng)提到的表2圖.6. 在總線4連續(xù)小波變換分析的電壓暫態(tài)的結(jié)果，由于總線2零阻抗發(fā)生故障分三個階段，它的值受最大頻率（1.71）影響圖.7.在總線4連續(xù)小波變換的分析模式0電壓暫態(tài)的結(jié)果，由于在總線1接地故障：（a）中性點接地網(wǎng)絡(luò)，（b）無中性點接地網(wǎng)絡(luò)。其值分別受最大值為（1.37）以及不接地中性點（1.74）影響。表5 頻率值在總線1理論上相關(guān)的路徑發(fā)生故障涵蓋的行波源自由一個階段到地面，觀察總線4及其值由連續(xù)小波變換確定分析路徑路徑長度（km）理論頻率值（khz）cwt確定頻率（kh

23、z）表6 頻率值在總線5理論上相關(guān)的路徑發(fā)生故障涵蓋的行波源自由一個階段到地面，觀察總線4及其值由cwt確定路徑路徑路徑長度（km）理論頻率值（khz）cwt確定頻率（khz）測試的表明就不同的網(wǎng)絡(luò)配置由不確定性水平低于200赫茲時所涵蓋的行播相關(guān)的路徑頻率。此值提供了一個不確定性跡象的估計故障定位作為路徑長度和增長速度的一個功能表7 頻率值在總線1和總線5（中性點不接地）理論上相關(guān)的路徑所涵蓋的行波源故障，觀察在總線4及其值，由cwt確定路徑路徑路徑長度（km）理論頻率值（khz）cwt確定頻率（khz）表8 總線1和總線5（中立不接地）頻率的數(shù)值相關(guān)的路徑涵蓋的行波源由兩階段連接到地面發(fā)生

24、故障，觀察在總線4及其值，由cwt處理值確定路徑路徑長度（km）理論頻率值（khz）cwt確定頻率（khz）5 結(jié)論本文論述了一種基于連續(xù)微波變換基礎(chǔ)上來分析配電系統(tǒng)中電壓瞬變所產(chǎn)生的的故障方法。 這種方法適用于測試網(wǎng)絡(luò)、顯示一些特征頻率轉(zhuǎn)化的信號和具體網(wǎng)絡(luò)路徑相互之間的關(guān)系。結(jié)果表明，在考慮網(wǎng)絡(luò)配置和故障的類型基礎(chǔ)上，能夠提供達到預(yù)期的故障定位。另外可以改進的的研究工作將致力于采取到更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)（例如由架空線和電纜組成的網(wǎng)絡(luò)）或者為提高故障定位準(zhǔn)確性而改善基波。 此外作者認(rèn)為，該論文所得到的結(jié)果構(gòu)成了故障定位系統(tǒng)（分布式體系結(jié)構(gòu)）發(fā)展的基礎(chǔ)。 鳴謝這項工作得到了cesi研究計劃的支持。 附錄

25、在本文中，連續(xù)小波變換的分析已進行了模擬仿真。圖1為配電網(wǎng)絡(luò)的配置說明，這里使用了電磁暫態(tài)程序，即emtp-rv代碼。geometry配電網(wǎng)絡(luò)是由一個10km長的主要饋線（l1 ， l2和l3 ）和由兩個2km長的輔助電纜（ l4 ）和1km長的（ l5 ）及150、20kvd的變電站組成 。架空線路的特點和導(dǎo)體的幾何形狀如圖9所示。其中地面電阻率假設(shè)等于100m圖 9 配置架空電纜截面的導(dǎo)體圖8 測量系統(tǒng)示意圖。表9架空線圖模態(tài)參數(shù)值， 9以上地面與電阻率等于100的xm該表格代表了一個“連續(xù)參數(shù)線模型” （cp模型） 15 和模態(tài)參數(shù)的值觀（表9 ）值得一提的是這里采用了一項頻變線模型（例

26、如fd模型 18 ） ，結(jié)果表明在電壓瞬變中的結(jié)果與cp線模型接近。這一方面是由于其典型的有限長度的分布電纜，在另一方面是由于其典型的頻率故障瞬變，（其中不超過幾十千赫）。 這里有兩種類型的電力變壓器： （i） 20mva 150/20kv的變壓器及（ ii ） 3mva 20/0.4kv配電變壓器負(fù)荷總線。圖10 說明了在總線上的負(fù)荷連接。圖 1 中的1 、 2及3中，每個負(fù)載在低電壓方面的配電變壓器連接，并由三個阻抗代表。一個電容也包括在每個平行的變壓器模型中，在一次近似中，其反應(yīng)的瞬態(tài)頻率范圍約為100khz參考28electrical power and energy systems

27、28 (2006) 608-617 on the use of continuous-wavelet transform for fault location in distribution power systems a. borghetti a, s. corsi b, c.a. nucci a,* , m. paolone a, l. peretto a, r. tinarelli a a department of electrical engineering, university of bologna, viale risorgimento, 2, 40136 bologna, i

28、taly b cesi, milan, italy received 31 march 2006; accepted 31 march 2006 abstract the paper illustrates a procedure based on the continuous-wavelet transform (cwt) for the analysis of voltage transients due to line faults, and discusses its application to fault location in power distribution systems

29、. the analysis carried out shows that correlation exists between typical frequencies of the cwt-transformed signals and specific paths in the network covered by the traveling waves originated by the fault. the paper presents a procedure for determining fault location in mv distribution systems, whic

30、h exploits the above-men- tioned correlation. the mv distribution system analysed in the paper is accurately represented by means of an emtp model; various fault types and network characteristics are examined. the paper presents also the basic concepts of a measurement and fault location prototype s

31、ystem with distributed architecture. 2006 elsevier ltd. all rights reserved. keywords: fault location; power distribution systems; continuous-wavelet transform; electromagnetic transients; distributed measurement systems 1. introduction fault location in mv distribution network is a research topic t

32、hat is receiving increased attention in recent years, due both to the most severe power quality requirements and to the availability of improved measurement and mon- itoring systems. in addition, the increasing installation of distributed generation resources in the network requires the overhaul of

33、traditional procedures based on automatic switching systems. the most promising approach for the problem of inter- est appears to be the application of appropriate signal pro- cessing techniques to the voltage/current transients produced by short circuit events and recorded at one or more locations

34、in the distribution system. recent contributions to the subject are based on the use of the wavelet transform (e.g., 1-4), usually adopting the discrete-wavelet transform (dwt), due to its straightfor- * corresponding author. tel.: +39 51 2093479; fax: +39 51 2093470. e-mail address: carloalberto.nu

35、cciunibo.it (c.a. nucci). 0142-0615/$ - see front matter _ 2006 elsevier ltd. all rights reserved. doi:10.1016/j.ijepes.2006.03.001 ward implementation and the reduced computational time it requires. in this paper, use is made of the continuous-wavelet transform (cwt) algorithm. as known, compared t

36、o the dwt algorithm, the cwt one allows performing a more detailed and continuous analysis of the spectrum energy of the fault transient. such a feature is used to detect indi- vidual frequencies that characterize the voltage transients generated by the fault. these frequencies can be used for infer

37、ring the location of the fault, being the network topol- ogy, the wave propagation velocity along the lines and the fault type known. the proposed cwt-based fault location procedure is conceived to be combined with a measurement system aimed at acquiring both the starting time of the transient and t

38、he relevant waveforms. the paper is structured as follows. section 3 introduces the proposed correlation between the results of the cwt-analysis and specific paths along the net- work covered by the traveling waves originated by the fault. a. borghetti et al. / electrical power and energy systems 28

39、 (2006) 608-617 section 4 presents the application to a distribution sys- tem for both the case of symmetrical faults and non-sym- metrical ones. it also presents the results obtained for diferent neutral grounding characteristics and fault loca- tions. the cwt-based procedure is applied in such a s

40、ec- tion to computer simulation results obtained with a detailed emtp (electromagnetic transient program) model of the distribution system, whose characteristics and data are reported in appendix. section 5 describes the basic characteristics of the earlier mentioned measurement system with distribu

41、ted architec- ture for the acquisition of voltage transients. the conclusions summarize the results obtained with the proposed approach and identify the main aspects requiring additional research eforts. 2. fault location information provided by continuous-wavelet transform the cwt of a signal s(t)

42、is the integral of the product between s(t) and the so-called daughter-wavelets, which are time translated and scale expanded/compressed ver- sions of a function having finite energy w(t), called mother-wavelet. this process, equivalent to a scalar prod- uct, produces wavelet coefcients c(a, b), whi

43、ch can be seen as ''similarity indexes'' between the signal and the so-called daughter-wavelet located at position b (time shifting factor) and positive scale a: z 1 cða; bÞ ¼ where * sðtÞ pfff w_ a 1 t _ b a dt ð 1Þ 1 2 609 c h ¼ z þ1 1 j

44、wðxÞj x dx < 1 ð 3Þ eq. (3) is satisfied by the two following conditions: mean value of w(t) equal to zero; fast decrease to zero of w(t) for t ! ±1. provided that the mother-wavelet satisfies specific condi- tions, in particular the orthogonality one, the signal can also

45、 be reconstructed from the transform coefcients. several mother-wavelet has been used in the literature (e.g., 6-11), in this paper, the so-called morlet-wavelet is chosen as mother one w(t): wðtÞ ¼ e _ 2t = e2 j2pf t 0 : ð 4Þ unlike dwt, cwt can operate at any scale, specif

46、ically from that of the original signal up to some maximum scale. cwt is also continuous in terms of shifting: during com- putation, the analyzing wavelet is shifted smoothly over the full domain of the analyzed function. the cwt-analysis is performed in time domain on the voltage transients recorde

47、d after the fault in a bus of the distribution network. the analyzed part of the transient recorded signal s(t), which can correspond to a voltage or current fault- transient, has a limited duration (few milliseconds) corre- sponding to the product between the sampling time ts and the number of samp

48、les n. the numerical implementa- tion of the cwt to signal s(t) is a matrix c(a, b) defined as follows: n_1 x 1 cða; it sÞ ¼ t s pffffff jaj i ¼ 0; 1; . . . ; n: w _ ðn _ iÞt s a _ sðnt sÞ n¼0 denotes complex conjugation. eq. (1) can be expressed also in

49、frequency domain (e.g., 5): pfff f ðcða; bÞÞ ¼ aw _ða _ xÞsðxÞ ð 2Þ ð 5Þ the sum of the squared values of all coefcients corre- sponding to the same scale, which is henceforth called cwt-signal energy ecwt (a), identifies a 'scalog

50、ram' which provides the weight of each frequency component: x n_1 2 ecwt ðaÞ ¼ ðcða; nt sÞÞ : ð 6Þ n¼0 by inspecting the relative maximum peaks of the obtained scalogram ecwt (a), the most significant frequency compo- nents of the signal are dete

51、cted. from now on, these frequency components are called 'cwt-identified frequen- cies' of the transient. the cwt-identified frequencies can be correlated to the propagation phenomena of the fault- originated waves, traveling along the lines, and to their reections at discontinuity points. f

52、or each fault location, some theoretical frequency values are calculated as a func- tion of the length of the path covered by the traveling waves, of the propagation velocities along the lines and of the type of reections. the match between these values the cwt-identified frequencies can provide use

53、ful infor- mation for the fault location. where f(c(a, b), s(x) and w(x) are the fourier transforms of c(a, b), s(t) and w(t), respectively. eq. (2) shows that if the mother-wavelet is a band-pass filter function in the frequency-domain, the use of cwt in the frequency-domain allows for the identification of the local features of the signal. according to the fourier trans- form theory, if the center frequency of the mother-wavelet w (x) is f 0, then the one of w(ax) is f 0/a. therefore, difer- ent scales allows the extraction of diferent frequencies from the original signal -