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高压直流输电系统换相失败诊断研究

高彩亮  
【摘要】: 高压直流(High Voltage Direct Current, HVDC)输电作为远距离、超大容量的输电方式之一,为我国经济发展起了不小的作用,并带来了巨大的经济效益。而作为HVDC系统常见故障之一的换相失败会对其运行产生不利影响,甚至会导致系统停运,影响电力系统的安全运行。快速准确的换相失败诊断方法是采取有效控制措施的前提,可以提高HVDC系统运行的安全稳定性。 本文首先介绍了国内外HVDC系统和换相失败诊断的研究现状,归纳了目前换相失败诊断方法,并分析了现有方法存在的问题。 其次,从HVDC系统换相机理出发,分析研究了与换相失败有关的因素,得到了其发生的原因及危害,并提出了相应的预防控制措施。 再次,研究了小波分析和奇异值分解在故障特征提取中的应用,并给出了二者存在的问题。本文将二者优点结合,提出了应用小波-奇异值分解提取故障特征的方法,再利用支持向量机(Support Vector Machine, SVM)良好的分类特性,建立了基于小波-奇异值和SVM的换相失败诊断模型。接着应用PSCAD/EMTDC软件仿真HVDC系统的换相失败,提取故障直流电流的小波-奇异值作为SVM的学习样本,利用偏二叉树SVM多分类算法和基于矩阵相似度的核函数参数选定法,借助MATLAB中的SVM工具包进行求解,通过对学习样本的训练和测试,验证了本方法的有效性。 最后,根据天广直流输电工程的配置数据,应用PSCAD/EMTDC建立了其详细的仿真模型,通过仿真试验获取换相失败的SVM训练样本并对其训练。将近年来天广直流工程发生的一些典型故障作为诊断对象,提取其直流电流小波-奇异值输入到已训练好的SVM中测试,得到的诊断结果与实际情况一致,进一步验证了本方法的实用性。


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