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《华中科技大学》 2004年
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超高压线路故障行波定位及高压变频技术研究

王志华  
【摘要】:随着我国电力事业的发展,各大区电网基本形成以500kV为骨干的超高压输电网络。超高压输电线路距离长,穿山越岭,工作环境极为恶劣,是电力系统中发生故障最多的地方,故障点难以查找。因此,在线路故障后迅速准确找到故障点,不仅对及时修复线路和快速恢复供电,而且对整个电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的作用。鉴于超高压输电线路在电力系统中的重要地位,架空送电线路运行规程明确规定“220KV及以上架空送电线路必须装设线路故障测距装置”。和常规故障定位相比,故障行波定位利用高频暂态行波,不易受过渡电阻、短路类型、线路结构、CT饱和影响,定位精度较高,但实用中主要以电流行波为主,易受噪声干扰的影响,定位精度难以保证。电压行波突变幅值大,不易受噪声干扰影响,且电力系统故障多发生在电压峰值附近,有利于电压行波的检测。此外,利用母线电压行波,方便建立基于整个输电网的故障行波定位系统,可以充分利用信息冗余,实现基于信息融合的精确行波定位。但由于分析手段和认识的局限性,目前普遍认为电容式电压互感器(CVT)不能胜任故障行波定位,因此,如果能在现有CVT基础上提取电压行波畸变点用于故障行波定位和保护,则不需要改变一次设备和添加额外传感器,无疑具有较大的工程实用价值。 本文在分析原有基于GPS同步高速采集试验装置记录的故障电压基础上,建立了CVT高频等值模型,模型中考虑了CVT中间变压一二次绕组之间的杂散电容,使得对CVT高频行波的传变研究更符合实际情况。文中针对CVT二次电压对应于故障初始行波的振荡畸变点,提出了基于小波变换模之和(WTMS)的初始行波检测方法,并通过仿真分析和实测数据验证,进而提出了采用CVT二次电压用于故障行波定位的思想。论证了阻波器本质上不影响故障行波的定位精度,本文同时还研究了采用母线CVT和行波传感器相结合实现基于整个电网的故障行波综合定位,提高了故障定位的可靠性和精度。 论文采用小波变换模极大值方法,在几十kHz小波分解尺度上,准确得到初始电压行波极性,进而提出了基于CVT二次电压的行波方向保护实现方法,以行波极性比较式方向保护为例,经仿真分析和多次实测故障数据验证,采用CVT二次电压实 WP=4 现行波极性比较式方向保护,能正确判别故障方向,具有可行性。 基于单端量的行波保护具有不需要通信通道和两端数据同步等优点,论文提出了基于阻波带高低频段暂态行波能量比实现区内外故障判别的快速行波保护原理。基本思想是考虑阻波器的影响,故障电压初始行波在区内外故障时小波能量是不一样的。该保护原理只利用单端初始电压行波,线路出口故障更灵敏,通过修改定值,能适应不同的母线结构,经分析和仿真验证,是一种有效的无通道快速行波保护算法。 在原有高速采集试验装置基础上,从工程实用角度出发,介绍了新型综合故障行波定位系统及行波保护元件设计思想,该系统综合采用行波传感器和CVT二次电压获取故障初始电压行波,并结合常规定位系统,提高整个装置在不同故障情况下的适应能力,并就其中较为关键的行波传感器设计、行波硬件极性检测原理、大容量高速采集系统和高精度GPS时钟的实现进行了介绍,力争实现较为完备的行波故障定位和行波保护元件综合软、硬件平台。 随着电力电子技术的发展、国家政策导向和国内高压变频市场需求的增加,高压变频调速技术成为高校、科研院所涉足的热点,本文第二部分在这一背景下,力争对高压变频的实现做一些基础应用研究。 论文在对高压变频器实现原理和控制策略分析的基础上,建立了级联型高压变频调速系统的仿真模型,包括输入隔离变压器、级联型主电路模型和矢量控制系统。在此基础上,对级联型高压变频调速系统的共模电压、输入输出谐波以及死区补偿等问题进行了分析,并提出了一种基于功率单元异相调制和三次谐波注入的消除共模电压的PWM控制策略。从工程实用的角度,论文还提出了基本的设计思路和功能实现框图。文中针对专用PWM芯片难于实现多路同步PWM脉冲信号的难点,采用可编程逻辑器件FPGA,实现了载波移相多路PWM发生器,大大简化了控制系统的设计,提高了控制系统可靠性。 论文最后对上述研究成果进行了总结,并提出了进一步研究的方向。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TM726.1

【引证文献】
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2 魏智娟;李春明;付学文;;500kV输电线路故障诊断方法综述[J];电气技术;2012年02期
3 甘磊;张哲;尹项根;;基于电容式电压互感器二次信号的行波故障定位方法[J];电网技术;2006年05期
4 杜林;陈宏业;陈伟根;庞军;李化;;采用双端电压行波法的输电线路故障定位系统设计[J];高电压技术;2011年02期
5 刘亚东;盛戈皞;王葵;宋来森;张君福;江秀臣;;输电线路分布式综合故障定位方法及其仿真分析[J];高电压技术;2011年04期
6 刘亚东;盛戈皞;孙岳;梁景超;江秀臣;;基于故障电流信息综合分析的分布式单相接地故障测距方法[J];电网技术;2012年08期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 秦小安;基于希尔伯特—黄变换的输电线路行波保护方法[D];长沙理工大学;2010年
2 池宁宁;电力电缆单相接地故障在线定位方法的研究[D];山东科技大学;2011年
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4 淮文军;基于DSP的电力电缆故障测距方法研究[D];西安科技大学;2006年
5 何秋宇;基于模式识别的输电线路行波法测距新算法研究[D];华北电力大学(北京);2007年
6 雷莉;基于小波能量谱的输电线路故障行波定位与保护方法[D];长沙理工大学;2007年
7 甘磊;基于电压互感器二次信号的行波定位系统研制[D];华中科技大学;2006年
8 李兵;高压变频调速保护系统的研制[D];华中科技大学;2006年
9 任艳霞;电力电缆故障诊断与监测[D];北京交通大学;2008年
10 孙涛;基于行波的串补线路故障测距研究[D];昆明理工大学;2008年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
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4 徐中领;李桥梁;;交流感应电机无速度传感器矢量控制系统设计[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2006年03期
5 李平;彭安金;杲秀芳;郭振威;;高压输电线暂态电流保护新方法[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2007年01期
6 白迪;;改进二维小波变换的数据压缩方法[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2009年01期
7 王健;;广域测量系统在电力系统中的应用研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年03期
8 司圣柱;小波变换方法及其在化学中的应用[J];安徽教育学院学报;2004年03期
9 刘俊岭;刘浩芳;;超高压输电线路单相自适应重合闸相位判据的研究[J];安徽电力;2006年04期
10 晏松;梁小冰;;利用GPS和双端量实现电力电缆故障的快速定位[J];安徽电力;2008年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 慕香永;裴润;刘志林;王经甫;;基于小波分析的船舶舵机加载系统多余力研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 张维煜;阮颖;嵇尚华;孙晓东;朱熀秋;;交流混合磁轴承变刚度系数分析与控制系统研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
5 王映斐;程启明;程尹曼;胡晓青;;基于模糊控制器的异步电动机直接转矩控制[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
6 李双双;;变频器调速系统在煤矿高强皮带中的设计及应用[A];煤炭机电与自动化实用技术[C];2012年
7 卢光玉;;500kV变电站行波测距故障点的计算方法[A];2010年云南电力技术论坛论文集(文摘部分)[C];2010年
8 荣钢;石恒初;;基于电力调度数据网的行波测距系统探讨[A];2011年云南电力技术论坛论文集(入选部分)[C];2011年
9 张淑清;李艳丽;徐红;邢艳杰;;基于相模变换和提升小波变换的短路故障检测[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
10 李睿;罗焕梅;朱彩凤;胡桃花;李亚军;;浅谈自动气象站月报表数据文件的审核规则库设计[A];2011年中国气象学会气象通信与信息技术委员会暨国家气象信息中心科技年会论文摘要[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏海霞;爆破地震波作用下建筑结构的动力响应及安全判据研究[D];山东科技大学;2010年
2 王咏胜;复数轮廓波变换的构造、扩展及其图像处理应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 唐艳红;基于航海雷达的海浪遥测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 高晓阳;甘肃河西大麦麦芽干燥控制系统研究[D];甘肃农业大学;2010年
5 蔡凯;多电平逆变器通用调制策略和电容电压平衡研究[D];华中科技大学;2010年
6 杨通;高速大推力直线感应电机的电磁理论与设计研究[D];华中科技大学;2010年
7 曲建军;基于提速线路TQI的轨道不平顺预测与辅助决策技术的研究[D];北京交通大学;2011年
8 王丽君;基于信号处理的氢燃料发动机优化控制[D];解放军信息工程大学;2010年
9 杨丽;基于IEC 61850过程总线结构的数字化保护系统性能研究[D];山东大学;2010年
10 张峰;输电线路行波故障测距优化算法研究[D];山东大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王立飞;基于ARM的三相交流异步电动机调速系统研究[D];华中农业大学;2010年
2 汪鹏飞;基于DSP的铜材连铸水平牵引变频调速控制系统研究[D];安徽工程大学;2010年
3 杨亮;基于DSP的交流异步电动机变频调速技术研究[D];安徽工程大学;2010年
4 杨焱麟;基于小波变换理论与比值分析法的变压器励磁涌流识别的研究[D];山东科技大学;2010年
5 高圆圆;基于FPGA的跑步机变频调速系统的设计研究[D];山东科技大学;2010年
6 张明军;基于小波包最优树的图像融合技术研究[D];山东科技大学;2010年
7 陈林;基于GIS的流域水文数据的时空分析[D];山东科技大学;2010年
8 狄东晗;矿井风机监控保护系统研究[D];山东科技大学;2010年
9 潘博;基于小波变换的图像编码与解码技术的研究[D];长春理工大学;2010年
10 葛金法;感应电机矢量控制系统研究与实现[D];浙江理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 路宏敏,梁昌洪,朱满座;导体阻抗的频率特性[J];安全与电磁兼容;2002年06期
2 陈少华,余耀权;电容式电压互感器二次电压异常分析与处理[J];变压器;2004年02期
3 徐玉琴;刘丽花;张丽;;超(特)高压输电线路差动保护电容电流补偿[J];电力科学与技术学报;2007年02期
4 杨昌洪;刘承志;陈青华;;高压输电线路距离保护克服过渡电阻能力研究[J];电力科学与技术学报;2007年03期
5 束洪春,司大军,葛耀中,陈学允;人工神经网络应用于输电线路故障测距研究[J];电工技术学报;2000年06期
6 董新洲,刘建政,余学文;输电线路暂态电压行波的故障特征及其小波分析[J];电工技术学报;2001年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈皓;超高压输电线路暂态电流保护的研究[D];重庆大学;2001年
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7 李一泉;电容式电压互感器(CVT)对超(特)高压输电线路保护影响的研究[D];浙江大学;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张金柱;新型全数字化SPWM变频器的研制[D];广西大学;2001年
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3 程立;基于双端数据的高压输电线路故障测距算法及其软件实现[D];华北电力大学(北京);2003年
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5 杜召满;输电线路故障测距研究与应用[D];浙江大学;2004年
6 王晓宇;数字式光纤分相电流差动保护的研究[D];华北电力大学(北京);2003年
7 吴杨;多电平高压变频器监控系统的研发[D];华北电力大学(北京);2003年
8 邹勇;基于DSP平台数字式发电机组保护装置的研究与实现[D];华北电力大学(北京);2004年
9 伍婵娟;串补输电线路的精确故障定位系统研究[D];武汉大学;2004年
10 郭利敏;新型电网故障GPS行波定位系统的研究与开发[D];湖南大学;2004年
【二级引证文献】
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2 卢有盟;王增文;李小燕;;1000kV特高压电容式电压互感器的研制[J];电力建设;2009年09期
3 徐汝俊;张伟;熊高林;邹文;;配电网故障测距方法的仿真分析[J];电力科学与工程;2010年04期
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5 甘磊;张哲;叶睆;尹项根;王志华;;基于CVT二次信号的实用化行波定位方法[J];电力系统自动化;2007年03期
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中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 张峰;输电线路行波故障测距优化算法研究[D];山东大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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7 钱政,贺向前,罗承沐;新型GIS用电子式光电组合互感器中电压传感器的性能分析[J];电工电能新技术;2003年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王志华;超高压线路故障行波定位及高压变频技术研究[D];华中科技大学;2004年
2 李泽文;时差型电网故障行波定位与广域行波保护方法研究[D];湖南大学;2011年
3 林圣;基于暂态量的高压输电线路故障分类与定位方法研究[D];西南交通大学;2011年
4 范新桥;基于多点电流测量的输电线路故障定位方法研究[D];华北电力大学;2012年
5 邹贵彬;输电线路积分型行波方向纵联保护研究[D];山东大学;2009年
6 张帆;基于单端暂态行波的接地故障测距与保护研究[D];山东大学;2008年
7 李爱民;高压直流输电线路故障解析与保护研究[D];华南理工大学;2010年
8 严凤;中性点非有效接地系统单相接地行波定位方法的研究[D];华北电力大学(河北);2004年
9 林景栋;配电网故障定位和负荷均衡的图算法[D];重庆大学;2002年
10 刘云鹏;电力变压器局部放电的电气定位及诊断[D];华北电力大学(河北);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李学鹏;高压直流输电线路行波保护及其故障定位的研究[D];华北电力大学(北京);2006年
2 姜晟;输电线行波故障定位行波波头捕捉及处理方法的研究[D];武汉大学;2004年
3 张小丽;基于希尔伯特—黄变换的输电线路故障行波定位与保护方法[D];长沙理工大学;2008年
4 张敏;输电线路暂态量高速保护研究[D];昆明理工大学;2011年
5 林冠吾;智能电网故障定位及在线监测系统研究[D];兰州理工大学;2012年
6 史啸歌;基于小波变换的配电网单相接地故障定位研究及应用[D];东北大学;2005年
7 肖文峰;长输电线路精确故障定位系统研究[D];武汉大学;2004年
8 董鑫;高压直流输电线路行波保护的研究[D];东北电力大学;2008年
9 雷莉;基于小波能量谱的输电线路故障行波定位与保护方法[D];长沙理工大学;2007年
10 陈伟;基于过电压在线监测系统的高压电网输电线路故障定位研究[D];重庆大学;2009年
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