Дистанционное определение мест повреждений высоковольтных линий электропередачи средствами цифровой обработки сигналов

• Автор: Куликов, Александр Леонидович
• Шифр специальности: 05.14.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 381 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЦИФРОВЫХ МЕТОДОВ ДИСТАНЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЙ ДОМП ЛЭП.

1.1. Основные классификационные принципы построения цифровых алгоритмов ДОМП.

1.2. Модель с сосредоточенными параметрами. Комплексные алгоритмы.

1.2.1. Односторонние алгоритмы

1.2.2. Алгоритмы односторонних измерений, использующие симметричные компоненты.

1.2.3. Алгоритмы двухсторонних измерений

1.3. Модель с распределенными параметрами. Методы, основанные на отдельных отличительных признаках
1.3.1. Методы, связанные с решением дифференциальных уравнений в частных производных.

1.3.2. Методы, основанные на распространении волн.

1.3.3. Двухсторонние волновые методы
1.4. Выводы.
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ МЕТОДОВ АКТИВНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ДОМП ЛЭП.
2.1. Автокорреляционные функции и свойства сигналов по выявлению мест повреждений ЛЭП.
2.2. Методы ДОМП и цифровая обработка сигналов непрерывного и квазинепрерывного зондирования ЛЭП.
2.2.1. Частотновременные методы.
2.2.2. Фазовые методы
2.3. Методы ДОМП и цифровая обработка сигналов импульсного зондирования ЛЭП.
2.3.1. Импульсные методы с использованием простых сигналов
2.3.2. Импульсные методы с использованием сложных сигналов
2.3.2.1. Фазоманипулированные сигналы.
2.3.2.2. Сигналы с линейной частотной модуляцией
2.3.2.3. Частотноманипулированные сигналы.
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. ОСНОВЫ АДАПТАЦИИ ПРИ ДОМП ЛЭП СРЕДСТВАМИ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
3.1. Принципы статистической дискретной оценки изменяющихся во времени параметров токов и напряжений при прямых и косвенных измерениях
3.1.1. Постановка и методика решения задачи статистической оценки параметров.
3.1.2. Математические модели изменения и оценки во времени параметров токов и напряжений.
3.2. Особенности моделей и статистической следящей дискретной оценки токов и напряжений при реализации методов, основанных на определении параметров аварийного режима.
3.3. Пример реализации цифрового адаптивного устройства ДОМП ЛЭП по параметрам аварийного режима
3.4. Выводы.
ГЛАВА 4. ПРИНЦИПЫ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩЕЙ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ ДОМП
4.1. Требование к устройствам цифровой обработки сигналов ДОМП.
4.1.1. Показатели эффективности устройств цифровой реализации алгоритмов ДОМП
4.1.2. Требования к устройствам цифровой обработки сигналов ДОМП.
4.2. Алгоритмические методы ускорения вычислений
4.2.1. Алгоритмы быстрого цифрового детектирования
4.2.2. Алгоритмы быстрого вычисления сверток, дискретных преобразований Фурье, их развития и обобщения
4.3. Архитектурные методы ускорения вычислений
4.3.1. Методы распараллеливания и конвейерной обработки.
4.3.2. Методы локального параллелизма
4.4. Особенности контроля процессоров цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП.
4.5. Выводы.
Г ЛАВА 5. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССОРЫ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ДОМП ЛЭП
5.1. Краткая характеристика алгоритмов цифровой обработки сигналов ДОМП ЛЭП
5.2. Структуры основных компонентов быстродействующих процессоров цифровой обработки сигналов и оценки их характеристик.
5.3. Специализированные процессоры цифровой фильтрации
5.3.1. Цифровые фильтры с последовательной обработкой информации.
5.3.2. Параллельные цифровые фильтры.
5.3.3. Рекурсивные цифровые фильтры
5.3.4. Фильтры с нетрадиционными способами обработки. .
5.3.5. Цифровые фильтры на основе систолических структур
5.4. Специализированные процессоры дискретных ортогональных преобразований.
5.4.1. Специализированные процессоры быстрого преобразования Фурье БПФ
5.4.2. Устройства реализации преобразования УолшаАдамара
5.4.3. Специализированные процессоры теоретикочисловых преобразований.
5.5. Выводы.
ГЛАВА 6. РЕЗУЛЬТАТЫ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И НАТУРНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ДОМП ЛЭП МЕТОДАМИ АКТИВНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ.
6.1. Исследования по активному зондированию ЛЭП с использованием простых сигнапов
6.2. Исследования по активному зондированию ЛЭП с использованием фазоманипулированных сигназов.
6.3. Имитационная модель зондирования ЛЭП линейночастотномодулированными сигналами с использованием экспериментального оценивания помех
6.4. Структура и особенности построения исследовательского вычислительного комплекса для изучения методов ДОМП, основанных на модели ЛЭП с распределенными параметрами
6.5. Результаты натурных испытаний ДОМП ЛЭП с использованием линейночастотномодулированных сигналов
6.6. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Другой подход связан с использованием метода наименьших квадратов . Методы часто применяются для определения параметров линейных систем, при измерениях на фоне гауссовского шума , 2, 9. Основная идея метода состоит в компенсации ошибки измерения за счет использования более, чем необходимо количества уравнений и сокращения ошибки измерения путем усреднения. Решение, полученное методом наименьших квадратов, не должно удовлетворять ни одному из уравнений. Когда решение помешено в уравнение, правая часть каждого из уравнений не равна нулю, а будет соответствовать величине ошибки. Решение, полученное методом, гарантирует, что сумма квадратов ошибок будет минимально возможной. Матричное равенство 1. Ах В Е, 1. Е вектор ошибок. Аг АА В. Верхний индекс Т означает матричное транспонирование. Этот метод ДОМП требует большего количества вычислений, но предлагает последующее увеличение точности, если присутствует шум ошибки измерений. Обобщение методов , состоящее в формировании алгоритмов дискретного оптимального оценивания параметров при выявлении повреждений, обсуждается в главе 3. В заключение отметим, что все комплексные методы основываются на предположении, что ЛЭП и параметры повреждения постоянны в течение действия повреждения, а ЛЭП является однородной на всем своем протяжении. Эти предположения не могут быть приняты для некоторых случаев. Например, величина полного сопротивления повреждения может изменяться при образовании дуги. Кроме того, линия может содержать конденсаторы для компенсации реактивного сопротивления или нагрузочные отпайки. В дополнение пренебрежение мкостью линии может привести к существенным ошибкам для длинных магистральных ЛЭ. Однако наиболее важная проблема для комплексных алгоритмов состоит в необходимости оценки комплексных чисел. Обычный оцениваемый сигнал состоит из полезной составляющей и шума, поэтому Фурье анализ, основанный на равенствах 1. Методы, основанные на распределенных параметрах линии, решают некоторые из этих проблем. Вычисление комплексных чисел здесь отсутствует, мкость линии включена в модель. Изменение сопротивления повреждения не составляет проблему, и эти методы работают при конденсаторах, установленных на линии. Модель с распределенными параметрами. Методы, основанные на отдельных отличительных признаках. НПФ Радиус, ИЦ Бреслер и др. ЕИБАпЬосаШг, последних модификациях прибора ИМФ3 и
Основой применяемых алгоритмов ДОМП ЛЭП стали методы, предложенные в работах Ю. Я. Лямца и базирующиеся на потокораспределении мощностей. Научные исследования этого направления можно найти, например, в литературе , , . Ввиду широкой известности указанные методы ДОМП ЛЭП в настоящей работе не рассматриваются. Известно, что решение линейного дифференциального уравнения может быть найдено с использованием метода характеристик характеристического метода. Преимущества использования такого подхода при ДОМП можно найти в 9, 1. Уравнения в частных производных 1. Общее решение для напряжения и тока вдоль линии является комбинацией двух функций. Особенности значений этих функций установлены граничными условиями. Граничными условиями могут быть измерения напряжения и тока сигнала в гой же самой точке линии. Две произвольные функции выбираются так, чтобы обшее решение в этой точке было равно измеренным величинам. Были предложены два подхода, основанные на дифференциальных уравнениях в частных производных. Первый метод решает дифференциальные уравнения в частных производных, используя численные методы, а также напряжение и ток со стороны передачи в качестве граничных условий. Анализ решения для напряжения вдоль линии указывает местоположение повреждения. Методы, связанные с решением дифференциальных уравнений в частных производных. Такой подход впервые был предложен Кохласом для случая однофазной ЛЭП 1. Кохлас пренебрег проводимостью в выражении 1. В этих уравнениях и сЪх, и т гс. Эта пара уравнений имеет две характеристики и . Эти характеристики представляют собой линии в координатах расстояние время. Пример двух таких линий приведен нарис. Дх,0 0. Рис.