基于数字化变电站站间协同信息的安全技术研究

论文摘要

伴随着智能电网的发展,数字化变电站成为了新一代变电站的技术发展趋势。目前,数字化变电站技术正处在不断发展的进程中,其设备运行的安全性与可靠性是大家关注的焦点。与此同时,数字化变电站的网络化与信息化为站内设备的安全技术研究提供了可靠的冗余信息,使其具有了基于站间协同信息实现多种新型故障诊断方法及防误闭锁技术的可行性。本文在建立基于站间信息的电子式互感器协同诊断方法与站间操作防误闭锁方法两方面,分别进行了研究。对基于站间协同信息的电力系统安全技术的研究现状、现有电子式互感器的故障诊断方法以及防误操作技术措施的缺陷和不足进行了分析。数字化变电站的体系结构决定了其具有信息共享和状态诊断的优点。论文基于这一特点,通过对站内电子式互感器和开关电器的安全隐患分析,提出利用站间协同信息分别实现这两类设备的在线诊断和防误闭锁。站间协同信息技术的理论基础是信息融合技术,数据通信和采样同步是影响信息融合的关键因素。本文对变电站间的数据通信和站间采样同步方式进行了分析,分别提出了适合本文研究对象的数据通信方式和采样同步方法。通过对电子式互感器测量通道进行特性实验,研究了互感器的输入输出特性,结合电网不同运行状况下互感器测量值变化的特点,提出了一种基于小波方法的电子式互感器站间协同诊断方法,并通过典型算例和MATLAB Wavelet Toolbox小波工具箱,仿真验证了所提方案的有效性。提出了基于协同信息的数字化变电站站间操作防误闭锁方法,通过采集对端接地刀闸状态信息,实现了输电线两侧或多侧接地刀闸未拉开时对输电线合闸回路的自动闭锁。通过长期的现场工程测试表明,所开发系统能够有效解决站间带地刀合闸的预警和闭锁问题,保证电气设备和人身安全。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 课题的提出及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 基于站间协同信息的电力系统安全技术研究现状
• 1.2.2 电子式互感器故障诊断的研究现状
• 1.2.3 防误操作研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 2 数字化变电站结构特点及设备安全性分析
• 2.1 引言
• 2.2 数字化变电站体系结构及特点
• 2.2.1 数字化变电站的系统结构
• 2.2.2 数字化变电站的特点
• 2.3 数字化变电站设备组成及其安全性分析
• 2.3.1 数字化变电站的设备组成
• 2.3.2 电子式互感器故障隐患及其危害
• 2.3.3 数字化变电站倒闸操作的安全性分析
• 2.4 本章小结
• 3 站间协同安全技术的信息融合及传输
• 3.1 引言
• 3.2 站间信息的融合
• 3.2.1 信息融合的基本原理
• 3.2.2 信息融合的层次结构
• 3.2.3 信息融合的模型
• 3.3 站间数据通信
• 3.3.1 光纤通信
• 3.3.2 电力线载波通信
• 3.3.3 电话线通信
• 3.3.4 无线网络通信方式
• 3.4 站间采样同步
• 3.5 本章小结
• 4 基于站间信息的电子式互感器协同诊断方法
• 4.1 引言
• 4.2 电子式互感器特性实验
• 4.2.1 实验方案
• 4.2.2 互感器特性实验
• 4.3 电网不同运行状况下互感器测量值变化特点
• 4.3.1 电网故障
• 4.3.2 自动重合闸
• 4.3.3 电力系统振荡
• 4.3.4 电磁干扰
• 4.4 电子式互感器站间协同诊断方法
• 4.4.1 协同诊断方法的提出
• 4.4.2 站间距离对于协同诊断的影响
• 4.4.3 利用小波方法检测信号奇异点
• 4.4.4 阈值的选取
• 4.4.5 协同诊断判据
• 4.5 仿真验证
• 4.5.1 电网故障仿真
• 4.5.2 电子式互感器故障仿真
• 4.6 本章小结
• 5 基于协同信息的数字化变电站站间操作防误闭锁方法
• 5.1 引言
• 5.2 站间协同防误闭锁方法
• 5.2.1 防误闭锁方法的提出
• 5.2.2 防误闭锁方法的实现原理
• 5.3 站间数据传输及可靠性措施
• 5.3.1 站间刀闸状态量信息融合
• 5.3.2 数据传输模式
• 5.3.3 提高数据传输可靠性方法
• 5.4 站间防误闭锁系统的实现
• 5.4.1 系统现场端
• 5.4.2 系统服务器端
• 5.4.3 与微机五防系统的配合
• 5.4.4 站间防误闭锁系统软件
• 5.5 系统的测试及应用
• 5.5.1 双端输电线路
• 5.5.2 多端输电线路
• 5.6 本章小节
• 6 结论及展望
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 后续研究及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录