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基于Prony算法的超高压输电线路暂态量保护的研究

杨玉坤  
【摘要】:暂态量保护的研究对于提高现有保护的性能具有重要意义。本文提出了一种基于故障后暂态电流信号的保护方案。 本文首先利用运算法详细推导了分布参数下超高压输电线路各种故障类型时电流暂态信号的成分,分析结果表明故障后的暂态信号包含谐波形式的高频分量。进一步的理论推导表明,高频暂态分量的幅值和频率值特征可以可靠区分各种故障类型。本文定义幅值最大的高频暂态分量为“主导谐波频率”;理论推导表明,“主导谐波频率”的频率值和相位值可以可靠区分内、外故障,即在区外故障时,“主导谐波频率”具有“同频率值且同相位”的特征,在区内故障时不具有此特征。 本文在总结、比较各种Prony算法的基础上,针对算法的的运算效率和可靠性能等方面作了改进。通过使用后向线性预测技术,改进之后的算法具有较高的抗噪声性能,并且解决了以往使用Prony算法时真实频率成分难于提取的难题。通过使用QR分解算法,改进之后的Prony算法的计算耗时较传统算法大大缩短。为了更加可靠地提取真实频率成分,本文在使用后向线性预测技术的基础上,提出了一种基于能量的方法。本文综合以上几方面,给出了完整的算法改进方案。为了使Prony算法更加适合本课题,本文还对Prony算法的参数选择作了详细的分析总结。 本文提出了基于Prony算法的超高压输电线路故障选相方案和保护方案,并对输电线路加装有串联电容器和并联电抗器时,发生雷电干扰时保护方案的可靠性进行了分析。本文对输电线路的雷电干扰的特征进行了分析,并提出了基于Prony算法的雷电干扰识别方案。本文使用ATP仿真软件对各种故障条件进行了仿真,仿真分析结果表明保护方案能够快速、准确地区分区内、外故障和各种故障类型,且不受过渡电阻、故障初相角等故障条件和雷电干扰的影响,以及由于加装串联电容器、并联电抗器产生的附加暂态信号的影响。


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