智能变电站中基于电子式互感器的输电线路行波故障测距技术

论文摘要

基于行波原理的输电线路故障测距技术以其故障定位的准确性和使用的便捷性大大缩短了线路故障后因寻线工作带来的停电时间。在传统的变电站的应用中一般直接将普通电磁式CT／PT接入采集装置,由装置内部的超高速数据采集电路获取高频的行波信息,然后处理、分析,最后用来故障测距。智能变电站中使用的是数字化的电子互感器,它主要是针对变电站内继电保护和计量等二次设备开发和设计的,其采样频率基本在15kHz以内,虽然能够满足保护和测量设备的使用,但对于需要用频率在100kHz以上行波信号来进行故障测距的装置来说,现有的电子式互感器则不能满足该装置的要求。这就给行波测距系统在智能变电站中的应用提出了新的挑战。解决这个问题主要从三方面入手,首先要对线路上传输的行波进行认识,分析行波传播的特性,行波测距的原理,并确定如何利用电子互感器采集线路上故障产生的暂态行波,其次结合已有的行波测距的基本原理和传统的行波采集电路,采用新的高速数据采集电路,模数转化电路来改进电子互感器的功能,提高电子互感器的采样频率,并对所采集的数据进行编码,使得电子互感器发送出的数字信号能够包含用于故障测距的高频行波信号,最后针对电子互感器的改造工作对行波测距装置进行技术改进,使得装置能够接收电子互感器传输过来的数字信号,并对该数字信号进行放大、解码、分析,然后从电子互感器发送过来的数字信号中采集到所需要的暂态行波故障信息,并通过该数据完成故障测距功能。在解决了电子互感器与行波数据采集装置技术改造的同时,为了使两装置之间的超高速数据传送顺利完成,本文还对行波测距装置与电子互感器之间的通信规约做了尝试性的制订。最后还根据ICE61850的相关规定对行波测距装置采集到的数据进行封装,以适用于智能变电站后台系统的识别与访问,从而实现行波测距系统的人性化,智能化。本文旨在解决基于电子式互感器的行波测距系统在智能变电站的应用中遇到的有关问题,在文中针对相关原理提出了解决方案且做了详细论述,最后对信号的传输与后台行波测距数据的访问规约进行了介绍。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 行波采集技术的发展
• 1.3 电子互感器的应用
• 1.4 主要工作与内容
• 第二章 行波测距原理与技术
• 2.1 输电线路中的波过程
• 2.1.1 传输线及行波的概念
• 2.1.2 线路上的行波
• 2.1.3 行波的特性
• 2.1.4 故障行波特征分析
• 2.1.5 行波故障信息的小波分析
• 2.3 行波测距的原理
• 2.3.1 A型单端测距原理
• 2.3.2 D型双端测距原理
• 2.3.3 E型单端测距原理
• 2.3.4 F型单端行波原理
• 2.3.5 各种原理的综合运用
• 2.4 智能变电站
• 2.4.1 系统方案说明
• 2.4.2 非常规互感器的应用
• 2.5 本章小结
• 第三章 电子式互感器及其改进
• 3.1 概述
• 3.2 基于ROGOWSKI线圈的电子互感器
• 3.2.1 原理介绍
• 3.2.2 结构说明
• 3.2.3 高压侧信号处理单元
• 3.2.4 低压侧信号处理单元
• 3.2.5 供能问题
• 3.2.6 ECT同步采样问题分析
• 3.2.7 模-数转换
• 3.2.8 光电式互感器
• 3.3 非常规互感器的改进
• 3.3.1 现状分析
• 3.3.2 改进方案
• 3.4 超高速数据采集电路
• 3.4.1 现场要求
• 3.4.2 超高速数据采集电路
• 3.4.3 A/D转换
• 3.5 数据编码与传输
• 3.5.1 数据编码方案
• 3.5.2 曼彻斯特编码的实现
• 3.6 本章小结
• 第四章 行波信号采集装置与改进
• 4.1 系统简介
• 4.2 智能变电站中行波测距装置的改进
• 4.2.1 改造后的信号处理
• 4.2.2 数据解码器设计
• 4.3 ECT与XC-21B的通信协议
• 4.4 基于IEC61850的行波数据访问
• 4.4.1 行波数据的访问示意
• 4.4.2 对象浏览与查询示意
• 4.4.3 行波数据的封装示意
• 4.5 本章小结
• 第五章 全文总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 不足之处
• 5.3 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表