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输电线路故障行波分析与测距

王超  
【摘要】:随着我国电力事业的发展,输电线路传输功率与电压等级在不断提高。输电线路距离长、穿山越岭,工作环境极为恶劣,是电力系统中发生故障最多的地方,且故障点难以查找。在发生故障后快速可靠地切除故障线路,并迅速准确地找到故障点,及时修复线路,对整个电力系统的安全稳定和经济运行都具有着非常重要意义。与传统的基于工频量的故障测距技术相比而言,基于行波的测距技术不易受系统运行方式、过渡电阻、CT饱和、线路分布电容的影响,测距精度高。近年来,随着行波理论的不断完善和小波变换、数学形态学等理论不断发展,以及以DSP为代表的现代微电子技术的推陈出新,行波测距技术得到了较快发展,涌现出了许多基于单端、双端行波测距的方法和原理,部分行波测距装置研制成功并投入实际运行。 应该看到的是现有行波测距装置运行的可靠性与测距精度仍需提高,行波测距的原理还需进一步完善。本文通过对行波传播规律、行波选相、测距原理的深入研究,一定程度上充实了行波传播理论,并进一步完善了行波测距原理。主要研究内容及成果如下: (1) 作为行波测距的基础知识,介绍了小波变换与数学形态学两种波形检测方法,并对两种方法进行了简单的分析比较; (2) 总结了行波在输电线路上传播的一般规律,主要研究了行波在不同类型母线处的折反射规律;以实例计算了不换位线路的相模变换阵;对行波的依频特性进行了详细分析,并对电晕对行波的影响进行了简要讨论; (3) 基于稳态量的选相方法不能满足行波测距及保护的要求;本文对于模故障初始行波分量进行了详细的分析计算,以此为基础提出了一种新的基于模量与相量行波的快速故障类型识别与选相方法,仿真表明该方法简单可靠; (4) 目前国内外在输电线路故障行波理论的应用研究中,基本未对模行波分量的耦合现象给予充分讨论。当输电线路发生不对称接地故障时,各模行波在故障点处通过过渡电阻相互耦合。本文分析了输电线路模行波分量耦合现象产生的原因及其传播特点,定量计算了模量行波折反射的耦合系数。根据零模行波及线模行波传播的特点,分析了故障点反射波的零模耦合分量,以及对端母线透射波的零模耦合分量,与故障点反射波的线模分量及对端母线透射波的线模分量间的相互关系。并通过电磁暂态仿真验证了所解析的结论; (5) 总结比较了现有单端及双端测距算法的特点,提出了一种基于反向行波识别


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