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基于故障录波数据的多端输电线路单相接地故障定位技术与应用研究

束成  
【摘要】:高压输电网中多端输电线路结构最为常见。与单一线路不同,多端输电线路连接多条线路分支,其故障定位过程更为复杂。在现有多端输电线路各端点母线变电站中,都配备有故障录波设备。然而,变电站中大部分故障录波器设备仅具备故障信息显示的功能,许多故障信息的价值没有充分挖掘、利用,造成信息资源的浪费。如果能够利用故障录波数据实现多端输电线路故障精确定位,不仅能够提升现有故障录波设备的应用价值,而且有助于加快故障排查、提高检修效率、降低停电损失,进一步提升电网故障智能感知水平。论文首先对国内外输电线路故障定位技术进行了详细调研,总结了现有故障定位方法的优缺点。针对多端输电线路结构特征,分析多端输电线路传输线方程。在分布参数模型的基础上,分析了正常运行和单相接地故障时网络序分量的电压、电流的沿线分布特征。其次,在分析单相接地故障发生后,多端输电线路各区段首末端记录的故障录波零序电流暂态时域特征,构建基于零序电流Pearson相关度的故障区段定位判据;在故障区段内,考虑到线路两端故障录波数据采样同步误差角,基于线路分布参数方程,利用线路首末端测得的零序电压、电流信号,构建包含故障距离在内的电压幅值差异度函数。通过黄金分割搜索差异度函数的最小值,即可确定故障精确位置。在所提方法中,考虑了实际现场故障录波设备采集得到的电压、电流信号中存在噪声干扰的情况,采用数学形态学滤除噪声,进而提出利用小波变换确定信号数据窗的步骤。最后,利用PSCAD/EMTDC搭建了多端输电线路模型,进行了不同情况下故障仿真。仿真计算结果表明所提出多端输电线路的故障定位方法不受故障距离、故障电阻、故障初相角、噪声以及相位同步测量误差的影响,无需测量精度同步。此外,利用现场实际故障录波记录的故障信息,采用所提方法,实现了故障位置的精确计算,具有较高实用性。


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