学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于自由振荡频率的高压输电线路保护原理研究

作　者: 赵月
导　师: 黄少锋
学　校: 华北电力大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 超高压输电线路自由振荡频率频谱分析保护判据 Prony算法
分类号: TM773
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 86次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

分布电容较大是超高压长距离输电线路典型的线路特点。线路故障后,由于分布电容、电感储存的能量会在分布电容和线路电感之间交换,从而产生一系列的高频分量,此分量由无穷多个不同频率的分量成分组成,即自由振荡频率分量。通过理论分析,故障后该分量一定存在,在研究保护原理时此分量的影响不能忽略。自由振荡频率的存在将影响到工频电气量的波形和相位发生畸变,从而对经典的工频量保护产生不利的影响,使传统工频量保护在可靠性和快速性之间产生矛盾,需要设法予以滤除或予以抑制。由于自由振荡频率分量中包含了很多有用的故障信息,因此基于自由振荡频率分量的保护研究具有一定必要性和可能性。本文主要利用自由振荡频率分量的频谱特征构造保护判据,并探索快速提取自由振荡频率分量的方法。论文的主要内容和成果如下：理论分析自由振荡频率特点,推导自由振荡主频与次主频的表达式及影响因素。在线路等效模型的基础下,推导分析自由振荡主频、自由振荡次主频等分量的频谱特点,并讨论了不同因素对自由振荡主频与次主频分量的影响。应用一种新的方法近似推导出超高压长距离输电线路自由振荡主频的表达式以及主频范围。自由振荡频率的主频是随着故障点的位置不同而发生一定的变化。故障点距离电源越近,自由振荡主频越高；故障点距离电源越远,自由振荡主频越低。运用继电保护中经常采用的假设“阻抗角相等”,推导得出自由振荡角频率的表达式,并推导、验证了自由振荡主频存在于一定范围内。这种方法具有更好的理论依据,概念更加清晰,可以简便地估算出自由振荡主频的大小,实现了对主要暂态分量的理论分析。而且还可以将这种新的推导方法应用于接入并联电抗器等场合的暂态分析中。提出了一种基于线路一侧自由振荡频率分量的频差保护判据。通过对故障后电流频谱进行分析,确定单侧保护安装处的自由振荡频率主频与次主频,根据区内、外故障时,保护安装处自由振荡频率主频与次主频的频差差异,区分区内、外故障。该方案仅利用线路一侧量信息,不存在同步问题,并能保证线路出口处可靠快速动作,可以作为线路出口处可靠动作的保护判据。提出一种基于自由振荡主频比值的线路保护判据。对故障后的电流进行频谱分析,确定线路两侧保护安装处的自由振荡主频,然后利用两侧自由振荡主频的比值关系,通过比较区内、外故障时此比值的差异,确定区内、外故障。该保护判据不受振荡的影响。本文简要地叙述了Prony算法在提取自由振荡频率方面的应用。仅利用半个周期的数据即可提取出较准确的自由振荡频率,此方法可以快速地提取故障后的自由振荡频率分量,为基于自由振荡频率的保护判据和选相方法提供工程化基础,为工程实用化做了铺垫。本文提出的分析方法和保护判据都经过了MATLAB和PSCAD软件进行分析与仿真验证。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-16
  1.1 课题背景及意义  12
  1.2 国内外研究现状  12-14
  1.3 本文的主要工作  14-16
第2章自由振荡主频与次主频分量分析  16-41
  2.1 引言  16-17
  2.2 自由振荡主频与次主频的分析  17-23
    2.2.1 等效电路的分析方法  18-21
    2.2.2 双端口网络分析方法  21-22
    2.2.3 含有电源阻抗参数m的自由振荡频率表达式  22-23
  2.3 影响因素分析  23-30
    2.3.1 运行方式的影响  24
    2.3.2 电源侧分布电容的影响  24-26
    2.3.3 母线侧分布电容的影响  26
    2.3.4 串补电容的影响  26
    2.3.5 并联电抗器的影响  26-27
    2.3.6 故障时刻的影响  27
    2.3.7 故障位置的影响  27
    2.3.8 过渡电阻的影响  27-30
  2.4 自由振荡主频分析  30-39
    2.4.1 自由振荡主频分量的原有分析方法  30-32
    2.4.2 自由振荡主频分量的新分析方法  32-34
    2.4.3 自由振荡主频率范围的分析  34-36
    2.4.4 接有并联电抗器的暂态分析  36-37
    2.4.5 仿真验证  37-39
  2.5 本章小结  39-41
第3章基于一侧自由振荡频差的保护判据  41-53
  3.1 引言  41
  3.2 故障特征量的选取  41
  3.3 区内、外故障时,自由振荡频差的特征  41-43
    3.3.1 正常情况下自由振荡频差的特征  42
    3.3.2 区外故障时自由振荡频差的特征  42
    3.3.3 区内故障时自由振荡频差的特征  42-43
  3.4 保护判据  43-49
    3.4.1 基本原理  43
    3.4.2 影响因素分析  43-45
    3.4.3 整定值d’选取  45-46
    3.4.4 反向故障判别  46-49
    3.4.5 保护流程  49
  3.5 仿真研究  49-52
  3.6 本章小结  52-53
第4章基于自由振荡主频比值的保护判据  53-62
  4.1 引言  53-54
  4.2 故障时自由振荡主频特征  54-57
    4.2.1 正常情况下自由振荡频率的特征  54
    4.2.2 区外故障时自由振荡频率的特征  54-55
    4.2.3 区内故障时自由振荡频率的特征  55-57
  4.3 基于自由振荡主频比值的保护判据  57-60
    4.3.1 保护判据的分析  57-58
    4.3.2 影响因素  58-59
    4.3.3 保护流程  59-60
  4.4 仿真验证  60-61
  4.5 本章小结  61-62
第5章自由振荡频率分量提取方法的研究  62-67
  5.1 Prony算法原理  62-63
  5.2 Prony算法的验证分析  63-66
    5.2.1 理想信号提取验证  63-65
    5.2.2 模型仿真验证  65-66
  5.3 本章小结  66-67
第6章结论与展望  67-69
  6.1 结论  67-68
  6.2 展望  68-69
参考文献  69-73
附录  73-75
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  75-76
致谢  76

基于自由振荡频率的高压输电线路保护原理研究

内容摘要

全文目录

相似论文