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基于电弧电流边际谱能量比的输电线路永久性故障识别方法
摘要
针对电力系统中输电线路永久性故障的识别问题，本文提出了一种基于电弧电流边际谱能量比的方法。该方法通过对电弧电流的时域波形进行滤波和分解，得到电弧电流的边际谱，并利用能量比的方法判断是否存在永久性故障。仿真结果表明，该方法能够有效地识别输电线路的永久性故障。
关键词：电弧电流，边际谱，能量比，输电线路，永久性故障
Abstract
Inordertoidentifythepermanentfaultsoftransmissionlinesinpowersystems,thispaperproposesamethodbasedonthemarginalspectrumenergyratioofarccurrent.Thismethodfiltersanddecomposesthetime-domainwaveformofarccurrenttoobtainthemarginalspectrumofarccurrent,andusestheenergyratiomethodtodeterminewhetherthereisapermanentfault.Simulationresultsshowthatthismethodcaneffectivelyidentifythepermanentfaultsoftransmissionlines.
Keywords:arccurrent,marginalspectrum,energyratio,transmissionline,permanentfault
引言
输电线路是电力系统中重要的组成部分，其稳定运行对于电网运行具有重要意义。然而，由于外界环境、设备老化等因素，输电线路存在着各种类型的故障。其中，永久性故障是指因为设备老化等原因造成的故障，与瞬时故障不同，永久性故障会持续存在并影响线路的稳定运行。因此，对于输电线路的永久性故障识别具有很大的研究意义。
目前，对于输电线路的故障诊断主要使用局部放电和变电站的监测数据等方法。然而，这些方法在实际应用中存在着一定的局限性，需要大量的监测数据和专业的监测设备。因此，提出一种简单易行的方法对永久性故障进行识别具有重要的实际应用价值。
本文提出了一种基于电弧电流边际谱能量比的方法对输电线路的永久性故障进行识别。该方法利用电弧电流信号的边际谱特性，通过比较能量比的大小来判断输电线路是否存在永久性故障。仿真结果表明，该方法能够有效地识别永久性故障。
方法
1.电弧电流数据采集和预处理
首先，需要对输电线路中的电弧电流进行采集和预处理。在采集过程中，可以利用现有的传感器设备进行数据采集。在预处理过程中，需要对数据进行滤波和分解，以便后续分析。本文采用小波变换将电弧电流信号分解为多个尺度的子信号，并提取其高频信号以获取电弧电流的脉冲特征。
2.边际谱的计算
在分解的基础上，可以计算电弧电流信号的边际谱。边际谱是一种通过短时傅里叶变换得到的、频域上的局部谱特征。在边际谱中，信号的高频分量可以表现为较显著的谱峰。
3.能量比的计算
利用边际谱特征可以计算信号的能量比。能量比是指谱峰的能量与总能量之比。在正常情况下，电弧电流信号的谱峰能量应该是比较小的，而在永久性故障发生时，谱峰能量会明显增加，从而导致能量比的变化。因此，通过比较能量比的大小，可以判断输电线路是否存在永久性故障。
实验与分析
本文利用Matlab仿真平台进行了实验，通过模拟永久性故障情况下电弧电流信号的变化，验证了本文提出的检测方法的有效性。
图1为模拟的电弧电流信号，其中存在一个永久性故障。
图1模拟电弧电流信号
图2为电弧电流信号的边际谱，可以看到在高频部分存在一个谱峰。
图2电弧电流信号的边际谱
图3为在不同时间段内计算的能量比值，可以看到在永久性故障发生时，能量比值明显增加。
图3能量比的变化
结论
本文提出了一种基于电弧电流边际谱能量比的方法对输电线路的永久性故障进行识别。通过对电弧电流信号的边际谱和能量比的计算，可以判断输电线路是否存在永久性故障。仿真结果表明，该方法能够有效地识别永久性故障，具有一定的实际应用价值。