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基于广域测量系统的电网中故障点定位方法的研究

作 者: 杨瑞静
导 师: 董清
学 校: 华北电力大学
专 业: 电工理论与新技术
关键词: 广域测量系统 电网 故障 扰动变量 定位
分类号: TM711
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 4次
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内容摘要


随着当今高速通信网络技术的发展,借助于GPS的精确时标,为了实现电网运行状态的快速监控,我国许多地区电网中都安装了广域测量系统(WAMS)。为了充分利用WAMS的功能,研究基于广域测量系统的电网中故障点的定位方法,对于快速实施电网故障后的自动控制策略具有重要意义。针对广域测量系统测量数据的稀疏性特点,为了实现快速检测电网中的故障扰动点,本文提出了一种电网中故障扰动变量的提取方法和利用电网中多点提取的故障扰动变量波形相似度确定电网中故障点的定位方法,并通过仿真实验验证了该方法的正确性和准确性。本文的主要研究内容和成果如下:1)提出了一种电网中故障扰动变量的提取方法,具体作法是:安装在电网中不同位置的测量单元分别测量每周期内电压变量的极大值和极小值及其对应的时刻,并将该数据发送到监控中心;在监控中心,利用数据插值方法,分别拟合出各测点的电压极大值曲线和电压极小值曲线并将两者相加,便可得到能够反应故障扰动特征的故障扰动变量。2)根据故障扰动行波在电网中传播的特点,利用定义的相邻测点间扰动行波的顺序相似度函数,提出了一种利用电网中多点提取的故障扰动变量波形相似度确定电网中故障点的定位方法。3)利用MATLAB仿真软件,分别建立了单相接地、三相短路、经电阻接地故障和切负荷扰动的仿真分析模型并进行了仿真实验分析,仿真实验结果验证本文所提出定位方法的正确性。理论分析和仿真实验结果表明:本文所提出的故障点定位方法所需测量单元数量少,不仅能够节省大量投资而且可快速自动确定故障点;在提高WAMS快速检测电网中故障扰动的功能、以及快速制定电网中故障后的控制措施以保障电网的安全运行方面具有重要的价值。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-17
  1.1 本研究课题的背景  10-11
    1.1.1 电网故障产生的原因及其危害  10
    1.1.2 电网中故障定位的研究意义  10-11
  1.2 电网中故障点定位方法的研究现状  11-15
    1.2.1 传统的线路故障点定位方法  11-12
    1.2.2 行波故障点定位方法  12-15
  1.3 广域测量系统的发展现状及应用前景  15-16
    1.3.1 广域测量系统的发展现状  15-16
    1.3.2 广域测量系统的应用前景  16
  1.4 本文主要研究内容  16-17
第2章 电网中行波故障定位的基本原理  17-24
  2.1 引言  17
  2.2 行波故障定位原理  17-19
    2.2.1 无损单导线行波的传输特性  17-18
    2.2.2 行波故障定位方法  18-19
  2.3 行波故障定位的特征及影响因素  19-22
    2.3.1 行波的传播特征  19-20
    2.3.2 行波故障定位的影响因素  20-22
  2.4 小结  22-24
第3章 基于广域测量系统的电网中故障点定位方法  24-35
  3.1 引言  24-25
  3.2 电网中故障扰动变量的提取方法  25-28
    3.2.1 求取故障行波信号的极值  25-26
    3.2.2 插值的方法  26-27
    3.2.3 故障行波扰动变量的包络提取  27-28
  3.3 顺序相关度函数的定义  28
  3.4 计算故障扰动行波在电网中传播延时时间的方法  28-31
    3.4.1 基于互相关函数的故障行波时差的计算  29-30
    3.4.2 基于互相关函数的故障行波时延的确定  30-31
  3.5 确定电网中故障点位置的定位方法  31-33
    3.5.1 行波测量单元的安装方法  31-32
    3.5.2 各行波测量单元的时差计算  32
    3.5.3 确定电网中故障点位置的定位方法  32-33
  3.6 小结  33-35
第4章 电网中故障定位方法的数字仿真分析  35-60
  4.1 引言  35
  4.2 利用MATLAB建立大规模电网的仿真分析模型  35-37
    4.2.1 建立MATLAB/PSB仿真模型  35-36
    4.2.2 MATLAB/PSB仿真模型的初始化  36-37
  4.3 单相接地短路的故障点定位仿真分析  37-42
    4.3.1 单相接地短路系统仿真模型的建立  37-38
    4.3.2 仿真结果分析与验证  38-42
  4.4 三相短路的故障点定位仿真分析  42-47
    4.4.1 三相短路系统仿真模型的建立  42-43
    4.4.2 仿真结果分析与验证  43-47
  4.5 经电阻接地短路的故障点定位仿真分析  47-52
    4.5.1 经电阻接地短路系统仿真模型的建立  47-48
    4.5.2 仿真结果分析与验证  48-52
  4.6 切负荷扰动点定位的仿真分析  52-58
    4.6.1 切负荷扰动系统仿真模型的建立  52-54
    4.6.2 仿真结果分析与验证  54-58
  4.7 小结  58-60
第5章 结论  60-62
  5.1 总结  60
  5.2 展望  60-62
参考文献  62-66
攻读硕士学位期间发表的论文  66-67
致谢  67

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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 > 理论与分析 > 网络分析、电力系统分析
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