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复杂配电网单相接地故障行波测距技术研究

林健雄  
【摘要】:基于暂态行波的故障测距技术在输电网中应用广泛,但是由于配电网的复杂性,仍处于理论探索和仿真实验阶段。配电网的复杂性主要包括几个方面:1)配电网分支众多,架空和电缆线路混合,结构复杂导致行波衰减严重。2)单相配电技术得到发展,许多配电网末端采用单相配电的方式,混合线路结构使得配电网变为非对称系统。除此以外,由于配网结构复杂,仅在变电站内布置检测装置难以定位全网故障,而要在每条分支线路上均布置行波检测装置成本过高,如何兼顾精度和工程需求,影响着配电网行波测距技术的发展。为此,本文针对影响行波测距的几个关键问题开展研究,主要做了以下几个工作:1、针对暂态行波信号的波头提取技术难题,从暂态信号能量突变来识别行波到达时刻。首先使用能量比函数法,选取合适时间窗,求取暂态信号的能量比分布。选取能量变化的第一个极值点作为故障模糊区域中心。在故障模糊区域内采用TEO能量算子法,准确标定能量突变时刻,从而提取行波到达时刻。2、针对含单相配电支路的非对称系统,分析了行波在混合线路的传输特性以及在边界点处的耦合关系,采用Karenbauer变换及其逆变换分析行波传输过程,得到行波波头在三相支路和单相配电支路的差异,进而提出多模量时间差测距法求取故障距离。3、考虑到配电网多分支的线路特点,综合测距精度和工程成本,本文在零模-线模测距原理的基础上,结合线路拓扑结构生成广域行波初始波头零模-线模时差矩阵,通过全网检测装置实测的模分量时间差,排除伪故障点,最终定位故障支路。随后结合多模量时间差测距法定位故障点。本文依托实际工程项目,开发设计了配电网行波测距检测装置,能够对暂态行波电压数据进行高速采集、处理并上传主站平台;同时开发了配电网行波测距系统主站平台,能够接收全网检测装置数据、分析得到故障结果并反馈运行人员,实现故障的快速定位与处理,能有效提高配电网安全可靠性。


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