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基于小波能量谱的超高压输电线路自适应单相重合闸技术的研究

作　者: 范李平
导　师: 袁兆强
学　校: 三峡大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 单相自适应重合闸 二次电弧 瞬时故障 永久故障 小波变换
分类号: TM762
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 75次
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内容摘要


超高压输电线路上的故障大部分是单相接地故障,而其中80%以上为瞬时性故障,采用自动重合闸技术是保证电力系统安全稳定措施之一,它可以很大程度上改善电力系统的稳定性和可靠性。但若盲目重合于永久性故障,不仅会使电力系统又一次受到短路电流的冲击,还会使电气设备条件恶化。虽然可以选择重合闸时间,从而改善重合于永久性故障对系统稳定性的影响,但如果重合于永久性故障,这对电力设备的冲击是不可避免的。因此为了避免自动重合闸重合于永久故障,在重合闸前应该对故障性质做出正确的判断,实现自适应重合闸。本文首先分析了单相接地故障的物理过程及其相关故障类型的判别方法,并指出了各自的缺陷。本文利用一次、二次电弧动态特性的经验公式,用PSCAD中的传递函数,逻辑判断等模块建立了准确的电弧模型,对电弧的燃烧特性、一次电弧和二次电弧非线性时变电阻、电弧熄弧时刻、故障相的恢复电压,故障电弧电流等几个不同的故障后暂态及稳态电气量的变化过程,以挖掘出识别故障性质的判据为实现自适应重合闸做进一步的研究与分析。同时,根据故障电弧特性对故障相电压的影响,本文提出了基于小波能量谱自适应单相重合闸算法的研究。本文在建立瞬时故障的一次、二次电弧模型的基础上,利用DB5离散小波提取故障相母线电压信号高频暂态分量,并对其进行多尺度分析,计算其高频分量在特定时间窗内的谱能量。通过比较其高频分量谱能量的差异,分别提出了识别带与不带并联电抗器超(特)高压输电线路故障性质的判据。该判据工作的重点是通过比较母线故障相电压暂态分量的谱能量,并且能够在电弧熄灭前准确识别故障性质,通过大量的仿真证明,该判据不受过渡电阻、故障位置等因素的影响。只在瞬时性故障时实施重合闸,避免了永久性故障情况下重合对系统的巨大冲击。在满足可靠性的同时,更提高了重合闸动作的快速性。本文最后通过PSCAD仿真验证了其判据的正确性。无论是在时间和准确性上,本文所提出的判据都要优于传统的基于故障后断路器跳闸后故障相残压的电压判据、补偿电压判据、组合补偿电压等判别方法。本文对不同故障点及经不同过渡电阻短路情况进行了大量的仿真,其结果表明了本文故障识别方案的正确性、准确性和可靠性。该方案只需提取PT二次传变电压信号,实现简单,便于在实际现场应用。

全文目录


内容摘要  4-5
Abstract  5-9
引言  9-10
1 绪论  10-17
  1.1 论文研究的背景、意义  10-11
  1.2 自适应单相自动重合闸的国内外发展现状  11-14
  1.3 目前自适应单相重合闸的实用化判据的不足之处  14-15
  1.4 单相自适应重合闸技术研究的难点及新发展方向  15-16
  1.5 本文工作  16-17
2 单相接地的物理过程及其相关故障类型判别方法的比较  17-26
  2.1 单相接地故障的物理过程分析  17
  2.2 单相瞬时性故障断开相两端的电压特性  17-20
  2.3 单相永久性故障断开相两端的电压特性  20-21
  2.4 瞬时性故障与永久性故障的电压判别方法及其适用性分析  21-22
  2.5 电压判据的仿真验证  22-24
  2.6 基于电压幅值判别法的缺点分析  24-25
  2.7 小结  25-26
3 电弧特性及其PSCAD 建模仿真分析  26-43
  3.1 引言  26
  3.2 故障电弧的数学模型分析  26-29
  3.3 电弧模型的建立及PSCAD 仿真过程  29-41
  3.4 仿真结果分析  41-42
  3.5 本章小结  42-43
4 小波分析在自适应重合闸中的应用  43-53
  4.1 小波分析理论概述  43
  4.2 小波变换的基本理论  43-46
  4.3 小波变换用于信号奇异性的检测  46-47
  4.4 常用小波的的性质分析  47-49
  4.5 信号奇异性的检测方法  49-52
  4.6 本章小结  52-53
5 基于小波能量谱的自适应单相重合闸算法的研究  53-71
  5.1 引言  53
  5.2 电弧非线性特性对故障相电压的影响  53-56
  5.3 不带并联电抗器单相自适应重合闸判据的研究及验证  56-66
  5.4 带并联电抗器单相自适应重合闸判据的研究及验证  66-70
  5.5 本章小结  70-71
6 总结  71-73
  6.1 论文工作总结  71
  6.2 前景展望  71-73
参考文献  73-77
后记  77-78
附录  78

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 电力系统的自动化 > 电气设备的自动控制
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