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数字化分布式故障录波器关键技术的研究

作　者: 陈昊琳
导　师: 张国庆
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 数字化分布式故障录波器 IEC61850-9-1标准 软测频算法 故障测距算法
分类号: TM774
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 88次
引　用: 2次
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内容摘要


电力系统故障录波器是评价继电保护动作行为及分析设备故障性质和原因的重要依据,性能优良的故障录波器对于保证电力系统安全运行及提高电能质量起到了重要的作用。电力系统的迅猛发展对故障录波器提出了更高的要求,在数字化变电站发展的推动下,出现了数字化分布式的故障录波器,它属于数字化变电站的间隔层设备,是故障录波器的研究重点和发展方向。本文给出数字化分布式故障录波器的整体设计思想和模块构成,并对各个模块的功能进行说明,阐述了数字化分布式故障录波器的硬件和软件设计方案。重点研究数字化分布式故障录波器的三项关键技术,分别是数字化分布式故障录波器的通信技术,故障录波启动技术中的频率测量技术和故障数据分析技术中的故障测距技术。数字化分布式故障录波器的通信技术重点研究合并单元与故障录波器之间的通信,即数字化变电站过程层和间隔层的通信,本文是利用以太网通信技术,依据IEC61850-9-1通信标准来实现通信,利用Ethereal和winpcap软件进行了抓包实验,编制Labview程序显示所抓到合并单元报文的数据波形,实现了合并单元和数字化分布式故障录波器的通信。对故障录波启动技术中软测频算法进行了研究,在传统傅氏测频算法的基础上进行三次改进,提出一种考虑谐波分量的高精度测频算法,并通过Matlab仿真验证了算法的精确性,该算法能够较好抑制谐波分量和频率波动对测频算法的影响,计算精度高,原理简单,实用性强。对故障数据分析技术中故障测距算法进行了研究,提出了一种基于人工神经网络(ANN)的高压输电线路线补偿,得到精确的故障距离,利用Matlab/Simulink编程仿真验证了算法的准确性,该算法保留了单端测距算法原理简单、费用较低、不受系统通信技术条件限制的特点,同时考虑过渡电阻和分布电容的影响,克服了传统故障测距算法在经高阻接地故障时测距误差过大和忽略分布电容引起的故障定位不准确的缺点。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 课题来源及研究的目的和意义  9-10
  1.2 国内外的研究现状与分析  10-14
    1.2.1 国内外故障录波器发展现状  10-11
    1.2.2 故障录波器关键技术研究现状  11-14
  1.3 本课题的主要工作  14-16
第2章 数字化分布式故障录波器总体设计  16-21
  2.1 数字化分布式故障录波器整体结构  16-20
    2.1.1 数字化分布式故障录波器的模块结构  17-18
    2.1.2 数字化分布式故障录波器的硬件设计  18-19
    2.1.3 数字化分布式故障录波器的软件设计  19-20
  2.2 本章小结  20-21
第3章 数字化分布式故障录波器通信技术的研究  21-30
  3.1 通信方案的研究与确定  21-22
  3.2 IEC61850-9-1 标准简介  22-26
    3.2.1 IEC61850-9-1 标准对数字输出物理层的规定  22-24
    3.2.2 IEC61850-9-1 标准对数字输出链路层的规定  24-25
    3.2.3 IEC61850-9-1 标准对数字输出应用层的规定  25-26
  3.3 通信方案的实现  26-29
  3.4 本章小结  29-30
第4章 故障录波启动技术之测频算法研究  30-43
  4.1 传统傅氏测频算法原理  30-31
  4.2 改进测频算法  31-40
    4.2.1 基于傅氏测频的改进算法一  31-33
    4.2.2 基于傅氏测频的改进算法二  33-36
    4.2.3 基于傅氏测频的改进算法三  36-40
  4.3 三种算法仿真结果比较  40
  4.4 基波有效值和谐波分量有效值计算  40-42
  4.5 本章小结  42-43
第5章 故障数据分析技术之故障测距算法研究  43-62
  5.1 故障测距算法要求与影响因素  43-44
    5.1.1 算法要求  43-44
    5.1.2 影响测距精度的主要因素  44
  5.2 传统故障测距算法原理  44-47
  5.3 改进的高精度故障测距算法  47-56
    5.3.1 基于GA-BP网络模型的高压输电线路故障测距算法基本原理  47-48
    5.3.2 神经（BP）网络模型的建立  48-50
    5.3.3 遗传算法优化BP网络初始权重的应用设计  50-53
    5.3.4 基于 GA-BP 网络模型的高压输电线路故障测距算法的实现  53-56
  5.4 算法仿真与验证  56-60
    5.4.1 Matlab/Simulink仿真模型的建立  56
    5.4.2 神经网络样本集的获取  56-57
    5.4.3 仿真测试结果  57-60
  5.5 本章小结  60-62
结论  62-64
参考文献  64-68
攻读学位期间发表的学术论文  68-70
致谢  70

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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 > 电力系统继电保护 > 继电保护装置
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