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基于故障录波数据的线路双端故障测距及虚拟保护的研究

作　者: 李磊
导　师: 李凤霞
学　校: 太原理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 电力系统故障录波数据双端测距微机保护 MATLAB仿真
分类号: TM855
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着现代电力系统的电压等级越来越高,电能的输送距离越来越长,输电线路经过的地形也越来越复杂,尤其是穿越山川荒野,或者某地区遭遇恶劣天气的时候输电线路容易发生故障。当输电线路出现故障时能否准确的判断出故障距离,关系到能否快速的切除或发现故障,而尽快切除故障能够最大程度地减少经济损失和电力风险。另外通过对虚拟保护的研究,评价继电保护动作是否正确,如果保护装置误动作或者延时动作,及时对保护装置检修或者更换,预防再次发生此类动作故障。本文主要是根据故障录波器记录的录波数据来准确计算故障距离和对保护动作的正确性进行评价。最终通过java程序编写这一系列的算法和判据,开发软件系统,实现数据的离线分析,把数据转化为波形在屏幕上显示出来,更加方便的为电力系统的用户服务。首先提出了双端测距算法,通过故障录波数据计算基波相电压和相电流电气量,根据故障前后电压、电流的电气量和引入的两端不同步角推导出算法公式。用MATLAB搭建模型,模拟故障得到仿真数据,很好的验证了测距算法的准确性。最后通过Java程序完成对测距算法的实现。另一方面,当故障发生时,虚拟保护能够在开关动作及重合闸后完整的评价开关动作的准确性。本文设计了三个主要模块,包括设备参数管理模块、故障录波数据读取和处理模块以及逻辑保护判断模块。以阶段式电流保护和距离保护为基本线路保护模型进行参数设置,包括整定值和动作时间整定值,在设备参数模块输入具体线路的参数,通过故障录波数据读取和处理模块计算出相应的测量阻抗或者测量电流电气量,把所有数据送入逻辑保护模块,通过测量值与整定值的比较判据得出判断结果。开发的该分析软件能够很好的实现这两个功能,包括录波数据的波形显示、分析,保护动作的虚拟实现,还有准确地故障测距。数据的波形显示,便于直观的观察,而准确的测距功能和虚拟保护的判别能更好的帮助处理故障。总之,实现了基于故障录波数据的虚拟保护的研究及故障录波数据分析软件的开发。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-17
  1.1 引言  10-11
  1.2 国内外现状  11-14
    1.2.1 故障录波器的发展现状  11-12
    1.2.2 故障录波数据的分析现状  12-13
    1.2.3 动作保护的研究现状  13-14
  1.3 Java语言的特点  14-15
  1.4 论文的主要工作及意义  15-17
第二章故障录波数据  17-28
  2.1 故障录波数据的格式  17-20
    2.1.1 COMTRADE标准格式介绍  17-19
    2.1.2 电力系统故障动态记录技术准则  19-20
  2.2 故障录波数据的处理  20-28
    2.2.1 谐波算法和滤波  20-22
    2.2.2 对称分量法  22-24
    2.2.3 故障录波数据的读取和计算  24
    2.2.4 故障选相  24-28
第三章双端测距算法  28-47
  3.1 故障测距方法  28-29
    3.1.1 阻抗法  28
    3.1.2 行波法  28-29
    3.1.3 故障分析法  29
  3.2 双端测距算法  29-37
    3.2.1 传输线参数模型  30-32
    3.2.2 双端测距频域模型  32-35
    3.2.3 数值算法求解  35-37
  3.3 MATLAB仿真实验  37-47
    3.3.1 MATLAB介绍  37-38
    3.3.2 MATLAB实验  38-47
第四章保护动作分析评价  47-66
  4.1 三段式电流保护  47-53
    4.1.1 三段式电流保护原理  48-52
    4.1.2 三段式电流保护判断流程图  52-53
  4.2 阶段式距离保护  53-59
    4.2.1 距离保护阻抗整定值计算  53-56
    4.2.2 测量元件的动作特性  56-59
  4.3 模块流程  59-66
    4.3.1 设备参数管理模块  60-62
    4.3.2 逻辑保护模块  62-66
第五章双端测距算法和虚拟保护的软件实现  66-74
  5.1 java编程流程  66-67
  5.2 实例运行和软件实现  67-74
    5.2.1 波形显示  71-74
第六章总结与展望  74-76
  6.1 结论  74-75
  6.2 展望  75-76
参考文献  76-80
附录  80-85
致谢  85-86
攻读硕士学位期间发表的论文  86

基于故障录波数据的线路双端故障测距及虚拟保护的研究

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