基于小波和神經(jīng)網(wǎng)絡的電纜故障診斷方法研究.pdf

1、社會的飛速發(fā)展使得電纜線路已延伸至社會的各個角落。保障電纜線路安全運行是一個急待解決的問題，實現(xiàn)電纜絕緣狀態(tài)的監(jiān)測及電纜故障的在線診斷，是我國近年的熱門研究領域，具有迫切的現(xiàn)實意義。本文在綜述了電纜故障診斷的國內外現(xiàn)狀的基礎上，以小波和神經(jīng)網(wǎng)絡理論為基礎，對電纜故障的精確定位方法、故障識別方法、系統(tǒng)建模、故障診斷系統(tǒng)檢測數(shù)據(jù)的融合算法等方面進行了深入研究。論文的主要工作有： 針對波速的不確定性影響行波故障定位精度問題，以小波分析

2、為理論基礎，定義了層次時間、層次波速和中心距離三個新的概念，提出并證明了中心距離定理。建立了行波時間與行波速度之間的對應關系，排除了其它頻率成分對電纜故障行波定位的干擾。在此基礎上，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)、接頭或介質不均勻造成的故障信號難以辨識的問題。仿真表明用中心距離定理及其推論1和推論2對電纜故

3、障定位的誤差遠遠小于常用的選擇波速行波故障定位方法的誤差。 針對電纜故障的在線識別問題，以小波神經(jīng)網(wǎng)絡理論為基礎，提出并推導了以電纜故障行波為故障原始信號、以小波包分解子頻帶能量函數(shù)為二次特征、以最小距離為準則的多重小波神經(jīng)網(wǎng)絡電纜故障識別方法。實現(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確識別。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)絡能夠實現(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確識別。 針對電纜故障電阻影響阻抗故障定位精度問題，提出并推導了一種不受故障電阻影響的兩端阻抗定位方法，在理論上消除了過渡電阻對故障定位精度的影響，研制了新型電纜故障定位裝置。在新裝置的實測數(shù)據(jù)的基礎上，建立了以多個檢測點電位為輸入向量、故障距離為輸出量的神經(jīng)網(wǎng)絡模型。設計了以多個檢測點電位為輸入向量的神經(jīng)網(wǎng)絡分類器，實現(xiàn)了電纜故障診斷系統(tǒng)對故障模式的識別

5、。仿真表明系統(tǒng)模型有效，分類器性能良好。 針對提高電纜故障診斷系統(tǒng)中檢測數(shù)據(jù)質量問題，提出并證明了基于小波變換的反誤差加權數(shù)據(jù)融合方法。該方法在剔除了實測數(shù)據(jù)中的粗大誤差數(shù)據(jù)后，用小波變換檢測出有效實測數(shù)據(jù)的誤差趨勢，構造出反誤差趨勢的權值序列，按照平均值處理原則對加權后的數(shù)據(jù)進行融合。將基于小波變換的反誤差加權數(shù)據(jù)融合方法應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