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《重庆大学》 2012年
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配电线路在线故障识别与诊断方法研究

翟进乾  
【摘要】:电力线路是电网运行的命脉,它在输送电能的同时又相当脆弱,任何来自外力的破坏以及工作人员的错误操作,都有可能造成大面积停电,甚至电网瓦解,给社会经济和人民群众的生活带来巨大危害。因此,开展电力线路在线检测与诊断方法研究,对于及时处理故障,恢复系统正常运行,维护电力系统安全和用户经济利益都有非常重要的意义。 国内外对输电线路的在线检测与诊断研究较多,而对配电线路研究较少,并且偏重于线路发生故障后的诊断与定位,属于离线故障诊断。现有的监测装置和定位装置不能对配电线路的运行状态做到实时监测,也不能对线路的瞬时故障和特征不明显的高阻抗故障做到有效检测和诊断,更不具备对线路早期故障作出预报的功能。配电线路的一些早期故障若不能及时排除,很可能发展成为短路故障,给电力系统的安全运行造成危害。 针对目前没有配电线路在线监测、诊断及故障预报系统的情况,根据配电线路运行的稳态信息和暂态信息,本文提出了一套配电线路在线故障监测、诊断及预报系统的方案,并研发出监测装置,进行了挂网运行测试。主要研究内容包括:电压电流信息获取监测装置的研制;基于希尔伯特-黄变换的故障特征量抽取方法研究;提出了基于HPL方法的故障初步分类和详细分类方法;最后提出了根据零序瞬时功率方向定位故障线路的方法,并将故障诊断的结果通过无线网络传送给电力调度人员,为其制定应对措施提供决策依据。 具体内容和主要成果如下: (1)利用配电线路故障信号包含的非基频暂态信息,结合希尔伯特-黄变换适用于非线性、非平稳信号分析的特点,提出了一套完整的配电线路在线监测和诊断方法。 (2)首次提出了基于希尔伯特-黄变换的故障特征向量抽取方法来提取配电线路故障信号暂态信息,把零序电压的一阶本征模态分量的瞬时幅值在一个周波内的采样值之和作为判断故障的依据。研究结果表明:这种方法不仅能够检测单相接地、两相短路接地等故障,也可以有效检测出配电线路中难以提取故障特征的高阻故障和间歇性故障。 (3)首次提出了HPL方法用于线路故障初步分类和详细分类。首先通过对三相电压和三相电流信号进行希尔伯特-黄变换,分别提取出故障三相电压和三相电流信号的高频成分;再利用其一阶和二阶本征模态分量的瞬时幅值构造出故障特征向量;然后采用主成分分析方法对故障特征向量实施降维,抽取出故障特征向量的主成分;最后基于最小二乘支持向量机对各种故障特征进行辨识,判断出配电线路故障类型。研究结果表明:该方法不仅能够有效辨识配电线路的高阻故障、间歇性故障和低阻故障,而且能对低阻故障的单相接地、两相短路、两相短路接地、三相短路或三相短路接地故障以较高的正确率进行分类。 (4)首次提出了根据零序瞬时功率方向定位故障线路的方法。首先抽取线路故障的零序电压和零序电流暂态分量,再计算零序瞬时功率,最后根据零序瞬时功率方向定位故障线路。通过仿真和现场测试表明:该方法能有效定位发生高阻故障或间歇性故障的线路,并根据线路故障类型做出两种决策:①对于接地或短路故障,隔离故障线路、传送故障位置;②对于高阻故障或间歇性故障,传送故障位置。大大缩短了故障查找时间,降低了线路故障所造成的影响。 (5)利用仿真数据和故障录波数据对文中所提出的配电线路故障检测的模型、方法,配电线路故障分类方法和故障线路定位方法进行了验证,PSCAD和Matlab仿真软件的仿真结果表明本文提出的算法正确可靠。进一步研制出监测装置进行挂网测试,受条件限制,只对高阻故障进行了现场试验,试验结果表明监测装置能较好地检测故障并定位故障线路,本文提出的配电线路在线监测、识别与诊断系统的方案可行。
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TM75

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