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基于行波法的配电网故障测距技术研究

张璇  
【摘要】:作为与用户联系最紧密,同时也是电力输送的最后的关键一环,配电网的供电可靠性将对用户的用电体验产生直接的影响。配电网结构复杂,线路分支、设备较多,负荷变化大,所以发生故障概率较大,快速、有效进行故障查找有助于及时恢复故障线路。现有的行波法由于受系统参数、过渡电阻的大小及系统运行方式等因素影响小的优点,已经成功应用于故障测距中。但是目前行波测距研究主要针对输电网较多,而针对配电网较少。在输电网中,行波测距装置一般安装于变电站。与输电网不同,配电网的特点为:闭环设计、开环运行,结构为辐射状,分支线路较多,尤其是随着电缆应用越来越广泛,架空-电缆线路也增多,导致波阻抗不连续点增加。这些特点都使得故障行波信号在配电网中的传输比较复杂,仅在变电站中配置行波测距装置难以准确提取故障行波信号,进而不能更好的应用于配电网。并且,现有行波测距装置主要面向输电网设计,没有专门针对配电网的行波测距装置,进一步阻碍了行波测距在配电网中的推广应用。为解决上述问题,本文分析了故障行波在配电网中的传输特性,提出在配电网架空线上分布式配置行波测距装置的测距方法,并就该方法中行波测距装置的优化配置、适用于配电网架空线行波测距装置的设计等问题进行深入研究。本文所做工作如下:(1)结合配电网结构,分析行波在配电网中的传输特点,对分支线对行波传输的影响进行研究;(2)针对仅在变电站中配置行波测距装置会产生信号衰减、变形以及噪声,影响故障测距的缺点,提出在配电网架空线上安装行波测距装置的装置配置方案;该方案结合配电网多分支的结构,将配电网抽象成图论的形式,根据行波在配电网中传输的自由度,通过求解最大非奇异子集获得装置的最优化配置结果;(3)在行波测距装置优化配置的基础上,提出了使用装置安装点两两联合的利用双端法进行故障定位的方法;(4)搭建配电网多分支ATP仿真模型,并在MATLAB中使用小波变换标定初始行波到达时刻,验证本文所提行波测距装置最优化配置方案以及故障定位方法的正确性;(5)对新型适用于配电网架空线的行波测距装置进行设计,包括整体设计、主要模块:取电单元、高速数据采集单元、中央处理单元、通信单元以及高精度时钟与同步信号接收单元等模块的设计,并用实际测距结果验证装置运行的可靠性。


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