基于小波和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電纜故障診斷方法研究.pdf

1、社會(huì)的飛速發(fā)展使得電纜線路已延伸至社會(huì)的各個(gè)角落。保障電纜線路安全運(yùn)行是一個(gè)急待解決的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)電纜絕緣狀態(tài)的監(jiān)測(cè)及電纜故障的在線診斷，是我國(guó)近年的熱門研究領(lǐng)域，具有迫切的現(xiàn)實(shí)意義。本文在綜述了電纜故障診斷的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，以小波和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論為基礎(chǔ)，對(duì)電纜故障的精確定位方法、故障識(shí)別方法、系統(tǒng)建模、故障診斷系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)的融合算法等方面進(jìn)行了深入研究。論文的主要工作有： 針對(duì)波速的不確定性影響行波故障定位精度問(wèn)題，以小波分析

2、為理論基礎(chǔ)，定義了層次時(shí)間、層次波速和中心距離三個(gè)新的概念，提出并證明了中心距離定理。建立了行波時(shí)間與行波速度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，排除了其它頻率成分對(duì)電纜故障行波定位的干擾。在此基礎(chǔ)上，引出了中心距離定理推論1和推論2，即基于中心距離定理的脈沖電流差電纜行波故障定位方法及零序分量差電纜行波故障定位方法，不僅實(shí)現(xiàn)了電纜故障的精確定位，而且克服了盲區(qū)、接頭或介質(zhì)不均勻造成的故障信號(hào)難以辨識(shí)的問(wèn)題。仿真表明用中心距離定理及其推論1和推論2對(duì)電纜故

3、障定位的誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于常用的選擇波速行波故障定位方法的誤差。 針對(duì)電纜故障的在線識(shí)別問(wèn)題，以小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論為基礎(chǔ)，提出并推導(dǎo)了以電纜故障行波為故障原始信號(hào)、以小波包分解子頻帶能量函數(shù)為二次特征、以最小距離為準(zhǔn)則的多重小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)電纜故障識(shí)別方法。實(shí)現(xiàn)了電纜故障的短路與斷路、單相接地、兩相短路、三相短路及故障電阻范圍等模式的準(zhǔn)確識(shí)別。仿真表明零序電流差等電纜故障行波的子頻帶能量是理想的電纜故障特征，多重小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)短路與斷

4、路、單相接地和兩相短路及三相短路、單相接地和兩相短路故障電阻范圍等模式的準(zhǔn)確識(shí)別。 針對(duì)電纜故障電阻影響阻抗故障定位精度問(wèn)題，提出并推導(dǎo)了一種不受故障電阻影響的兩端阻抗定位方法，在理論上消除了過(guò)渡電阻對(duì)故障定位精度的影響，研制了新型電纜故障定位裝置。在新裝置的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立了以多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)電位為輸入向量、故障距離為輸出量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。設(shè)計(jì)了以多個(gè)檢測(cè)點(diǎn)電位為輸入向量的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類器，實(shí)現(xiàn)了電纜故障診斷系統(tǒng)對(duì)故障模式的識(shí)別

5、。仿真表明系統(tǒng)模型有效，分類器性能良好。 針對(duì)提高電纜故障診斷系統(tǒng)中檢測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量問(wèn)題，提出并證明了基于小波變換的反誤差加權(quán)數(shù)據(jù)融合方法。該方法在剔除了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中的粗大誤差數(shù)據(jù)后，用小波變換檢測(cè)出有效實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的誤差趨勢(shì)，構(gòu)造出反誤差趨勢(shì)的權(quán)值序列，按照平均值處理原則對(duì)加權(quán)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。將基于小波變換的反誤差加權(quán)數(shù)據(jù)融合方法應(yīng)用于電纜故障診斷系統(tǒng)，所建立的系統(tǒng)模型的性能優(yōu)于數(shù)據(jù)融合前建立的系統(tǒng)模型的性能。仿真表明用融合后數(shù)據(jù)建立