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配网故障自诊自愈新原理与新方法研究

柯硕灏  
【摘要】:配网的安全问题长期未能受到足够重视,配电自动化的水平明显滞后变电站自动化的发展。随着电力系统结构与组成的复杂性增加,配网单相接地故障的正确识别变得更为困难;故障后,如何利用熄弧装置自动消除故障,缺乏研究;在开关信息和保护动作信息不完备、甚至误操作或拒动、误动的情况下,如何识别复杂拓扑结构配网的故障区段,这方面的研究也有待加强。因此,论文主要对围绕配网故障自诊自愈的若干关键问题,在中性点非有效接地系统单相故障选线、消弧线圈熄弧选线一体化技术、以及基于智能理论的配网故障诊断方法方面开展研究,具体工作包含以下几个方面: 研究提出了一种仅基于本地测量的配网馈线选择性单相接地故障保护新方案。该方案所依托的理论基础是:中性点非有效接地系统发生单相故障时,故障线路的入射波传送到母线并透射到系统和健全线路,因此,故障线路的暂态零序和负序电流均将具有最大幅值。为克服相互比较而必须集中测量所有支路电流的困难,以具有反时限动作特性的零序过电压保护为基础,利用反映暂态零序电流和负序电流大小的修正系数,动态调节零序过电压保护的反时限延时特性曲线,根据实际动作时间的不同实现保护的选择性。在此基础上,讨论了如何综合零序判据和负序判据,提高选线可靠性的方案。 研究提出了一种基于零序补偿导纳的新型故障选线方法。通过对配网线路参数信息的充分利用,补偿了零序测量导纳中的电纳部分,从而放大了故障线路与非故障线路之间的区别裕度,实现了一种不依赖电流集中测量的配网单相故障保护方法,选线的正确率不受系统结构、中性点接地方式和故障接地电阻的影响。 研究提出了一种基于数学形态学滤波和暂态零序电流波头识别的单相接地故障检测和故障选线新方法。通过对故障场景的深入考察,指出了单纯基于暂态零序电流极性的判据由于干扰和采样误差在实际应用中存在误判的可能性。为此,从数学形态学基本概念入手,设计了广义形态学开闭组合滤波,正确地提取暂态零序电流的极性信息,继而根据极性和波头幅值大小正确选择故障线路。所设计的形态学滤波算子具有很强的抗干扰性,适用于各种基于暂态量选线判据的数据预处理。 研究提出了一种集故障熄弧和故障选线功能于一体的配网故障自诊自愈方案。对于经消弧线圈补偿的配网非有效接地系统,研究了故障发生后线路零序电流相对于消弧线圈电感变化的规律,以此为基础,提出当系统正常运行时,动态跟踪系统零序参数的变化并为熄弧系统配置合适参数,一旦发生故障,将消弧线圈电感动态切换,根据线路零序电流的变化发现故障线路,此后,将线圈调节到谐振状态,迅速熄灭故障电弧。由此,仅利用一套装置即可实现故障熄弧与故障线路选择的双重功能。 研究提出了一种基于人工智能组合技术的配网故障诊断新方法。传统故障诊断的目标函数因为忽略了主保护和后备保护之间状态关系的配合影响等而存在模型诊断结果非惟一的问题,为此,有针对性地对目标函数进行了修正和优化。在此基础上,提出了利用遗传和禁忌搜索组合算法提高求解优化问题效率的新思路。结合两种算法优点的遗传禁忌搜索算法理论上可求得全局最优解,并显著提高搜索效率。该组合算法在对初始解的不敏感,鲁棒性更强。


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