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基于行波固有频率的输电网故障定位方法关键问题研究

作　者: 陈双
导　师: 何正友
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 输电网故障定位固有频率等效阻抗识别故障分支判别
分类号: TM855
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着电网的加速建设,高压输电网的枢纽作用日渐凸显,快速准确地进行故障点定位以及时恢复供电,具有重要的社会效益和经济价值。本文使用的基于行波固有频率的故障定位方法较之现有基于时域行波的方法,最大优点是避免了波头识别困难的问题,并能准确计算行波波速。但该方法在输电网实际应用中还存在测量端系统等效阻抗难以准确获取,输电网中多端系统的故障支路定位等问题。钊对系统等效阻抗对故障定位的影响,本文提出了基于行波固有频率的故障定位中测量端系统等效阻抗识别方法。首先将测量端系统电阻与电感视为待识别参数,利用故障行波多次固有频率信息构造非线性多目标函数,再由Nelder-Mead单纯性搜索算法求解局部最优值,得到满足故障定位要求的等效阻抗。因为目标函数具有多解性,满足局部最优的等效阻抗不代表系统实际阻抗值,但由此能计算正确的故障行波系统端反射角,最终得到准确的故障距离,形成规避系统等效阻抗影响的行波固有频率故障定位改进方法。该方法无需增加其他电气量,且和原有的定位方法计算形式保持一致,具有良好的可移植性。大量仿真试验验证表明定位结果不受故障距离、故障类型和过渡电阻的影响,且迭代算法对迭代初值不敏感。另外,在故障距离计算中能实现对定位结果准确度的评价,显著增加原有方法的可靠性,避免提取错误的固有频率而导致定位失败。针对输电网通常出现的T型结构,本文提出了基于行波固有频率的故障定位在T型线路的解决方案。本文通过分析在T型线路不同位置发生故障时,母线测量电流所反映的行波传播路径,揭示出故障支路母线所测固有频率具有规律的谐波特性,并进一步数学推导出了故障行波在不同系统边界条件下,于故障点和对应母线间传播的固有频率变化趋势,并以此特性构造故障支路判别判据。在判断故障支路后则提取该支路母线电流,利用现有的单端固有频率定位方法计算故障距离,实现完整的T型线路故障定位。仿真实验验证表明定位结果不受故障距离、故障类型等因素的影响,特别在T节点附近发生单相接地故障时,亦能可靠判断故障支路。故障定位的死区出现在母线附近,这是由行波固有频率定位原理本身引起的。本文解决了行波固有频率定位方法对准确系统等效阻抗的依赖问题,同时以数学表达式揭示了故障行波的固有频率变化趋势,实现了可靠的T型电线路的故障支路判别和定位,以上改进均为该方法在输电网故障定位的实际应用奠定了一定的理论基础。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-16
  1.1 课题的提出  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-14
    1.2.1 基于时域行波法的故障定位  12-13
    1.2.2 基于频域行波法的故障定位  13-14
  1.3 本论文的主要工作  14-16
    1.3.1 研究目标和对象  14
    1.3.2 主要研究内容  14-16
第2章基于行波固有频率的故障定位原理  16-27
  2.1 输电线路行波固有频率的产生  16
  2.2 行波的固有频率  16-19
    2.2.1 故障行波固有频率的特征  16-18
    2.2.2 固有频率与故障距离的关系  18-19
  2.3 行波固有频率的定位方法  19-25
    2.3.1 故障数据的仿真与采集  19-20
    2.3.2 模混杂现象和模量的选择  20-23
    2.3.3 故障定位算法  23-25
  2.4 本章小结  25-27
第3章行波固有频率定位中系统等效阻抗的识别方法  27-39
  3.1 引言  27
  3.2 反射角与系统阻抗的关系  27-29
  3.3 系统阻抗参数识别算法  29-32
    3.3.1 构造目标函数  29-30
    3.3.2 算法流程  30-32
  3.4 仿真分析  32-38
    3.4.1 仿真模型介绍  32-33
    3.4.2 定位算法实现示例  33-35
    3.4.3 适应性分析  35-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章行波固有频率定位在T型线路下的应用方案  39-56
  4.1 引言  39
  4.2 T型线路行波传播路径及固有频率特征  39-41
  4.3 故障点反射行波的固有频率变化规律  41-48
    4.3.1 原理推导  42-45
    4.3.2 原理仿真验证  45-48
  4.4 故障定位原理  48-50
    4.4.1 故障支路的判别  48-50
    4.4.2 故障距离计算  50
  4.5 仿真分析  50-54
    4.5.1 仿真模型介绍  50
    4.5.2 定位算法实现示例  50-52
    4.5.3 适应性分析  52-54
  4.6 本章小结  54-56
结论  56-58
致谢  58-59
参考文献  59-64
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  64

基于行波固有频率的输电网故障定位方法关键问题研究

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