基于形态学梯度和参数识别的含串补供电牵引网故障测距 fault locating of traction power system with series-wound compensators based on morphological gradient and parameter identification.pdfVIP

第28卷第12期 电力自动化设备 V01．28No．12 ElectricPowerAutomation 2008年12月 Equipment Dec．2008囝 基于形态学梯度和参数识别的 含串补供电牵引网故障测距 林国松，高仕斌，李群湛 (西南交通大学电气工程学院，四川成都610031) 摘要：电气化铁道供电牵引网区间增加串联电容补偿装置：当线路发生故障时，短路电抗与故障 距离对应关系遭到了破坏。通过对该种类型牵引网馈线故障模型和短路特性的研究，对比了短路 故障引起电压变化的基于几种形态学梯度的检测方法，提出了一种基于二阶形态学梯度检测电容 放电间隙短路的方法。根据某区间含串联电容补偿装置的电气化铁路牵引网的情况。对不同的电 容电压相角和不同过渡电阻条件下的ATP仿真以及Matlab程序分析结果验证，基于二阶形态学梯 度的方法能正确识另q电容放电间隙短路。结合该识别方法和已有文献所述的电容参数识别的判别 故障点在区间电容前或电容后的方法，最后根据傅里叶算法计算的短路电抗值，实现基于电抗法 的查表测距。 关键词：供电牵引网：串联电容补偿装置；数学形态学；形态学梯度 223．8 中图分类号：TM77；U 文献标识码：A O引言 采样间隔正常稳态幅值变化较大时．效果相当不好． 我国电气化铁路供电牵引网发生短路故障时， 而在较低的采样率条件下，MMG也同样表现出类似 每个故障点对应唯一电抗值，一般可采用电抗法测 小波方面的局限性。基于此，本文构建了珏阶形态学 距。但是对于一些重载、长距离牵引线路，为了提高 梯度概念，通过构造线路区间含串补供电牵引网线 网压．在线路上增加串联电容补偿装置(以下简称串 路R—L—C模型，基于ATP仿真供电牵引网短路状况． 补)。线路发生故障时，电容起着负电抗作用，导致每 并采用二阶形态学梯度识别电容保护间隙是否发 个测量电抗可能对应多个故障点。另外，供电牵引网 生动作。如果保护间隙未发生动作，再基于此暂态 串补电容并联有保护间隙，当短路电流过大导致电 电压、电流波形评估电容是否在短路点和数据采集 容电压超过定值时。保护间隙发生短路，达到保护电 装置之间。A’rP仿真分析和基于Matlab的形态学梯 容的目的，因而此时线路将没有负电抗存在。因此， 度、傅里叶等运算表明，该测距方法适合于区间含串 必须对故障发生在串补前或后进行识别，才可以通 补的供电牵引网。 。 过故障数据计算电抗并查表测距。文献[1]对含2l数学形态学与形态学梯度 个串补的供电牵引网故障进行了分析，基于其暂态特 性，对串补电容量进行辨识，以确定故障在区间电 数学形态学是最近几年引入电力系统应用中 容前或后。但是，串补电容的保护间隙可能发生动作 的[2-9]，形态变换一般分为二值形态变换和灰度值变 而影响该方案的实际效果。同时，由于存在2个串 换，电压波形是一维信号。所以本文只介绍一维离散 补电容。不易确定是哪一个串补电容保护间隙动 灰度值形态变换。 作。本文对只有一个区间电容的供电牵引网进行了 Ele． 研究．可以找到方法判别短路后串补保护间隙是否 的离散函数，定义序列结构元素SE(Structure 动作。小波对原始波形奇异性的检测是一种比较好 的解决方案，但是其常常需要进行多分辨分析，并且 肘。那么．厂(n)关于g(n)的腐蚀和膨胀分别定义为 采样率相对要求高。