超高压输电线路单端暂态电流保护算法的研究

论文摘要

现代电力系统呈现大容量、远距离、高电压、联合电网的发展趋势,对电网运行的稳定性要求更高。快速切除故障是确保电力系统稳定运行的有效措施之一。暂态量保护利用故障分量中的高频暂态分量来进行故障的判别、实现保护功能,具有响应快、准确性高等优点,而且不受过渡电阻、系统振荡、TA饱和等因素的影响。因此,暂态量保护可以改善继电保护装置的性能、解决工频量保护固有的弊端,成为未来继电保护的发展方向之一输电线路故障时产生的高频分量在经过线路边界后会遭受大量的衰减和反射作用,因此在保护安装处检测到的区内外故障分量存在差异,利用此差异可实现区内外故障的识别。本文在分析输电线路边界频率特性的基础上,提出两种基于故障暂态分量的超高压输电线路保护算法。其一为利用改进递归小波变换相位信息的暂态保护算法：采用改进递归小波变换提取故障电流信号中的暂态分量,利用小波变换后的相位信息来测量故障信号的平均频率,通过区内外故障暂态信号的平均频率差异来识别故障。其二为利用希尔伯特-黄变换的暂态保护算法：采用希尔伯特-黄变换方法对故障电流信号进行处理,得到信号高频分量的Hilbert谱,通过比较故障发生时刻的瞬时频率大小来判别区内外故障。通过电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC搭建了实际的500kV超高压输电线路模型,对不同故障距离、不同故障类型、不同故障过渡电阻、不同故障初始角、不同边界等多种故障情况进行了大量的仿真,并利用MATLAB处理仿真数据,对所提算法进行测试实验,实验结果表明本文所提出的两种暂态保护算法具有可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景与意义
• 1.2 暂态保护基本概念
• 1.3 输电线路暂态保护的研究现状
• 1.3.1 行波保护
• 1.3.2 高频暂态量保护
• 1.4 本文主要的工作
• 2 改进递归小波变换与希尔伯特-黄变换理论
• 2.1 改进递归小波变换理论
• 2.1.1 小波变换基本概念
• 2.1.2 改进递归复小波变换
• 2.1.3 改进递归复小波变换的相位特性
• 2.2 Hilbert-Huang变换
• 2.2.1 瞬时频率与本征模函数
• 2.2.2 EMD分解
• 2.2.3 Hilbert谱和Hilbert边际谱
• 2.2.4 Hilbert-Huang变换的数值仿真
• 2.3 本章小结
• 3 输电系统的频率特性分析
• 3.1 输电线路电磁暂态分析
• 3.1.1 输电线路频域描述
• 3.1.2 输电线路三相解耦
• 3.1.3 输电线路频率特性分析
• 3.2 线路边界对区内外故障暂态电流的影响
• 3.2.1 线路边界的定义
• 3.2.2 变电站对暂态电流的影响
• 3.2.3 阻波器对故障暂态电流的影响
• 3.2.4 输电线路区内外故障电流特征差异
• 3.3 本章小结
• 4 基于改进递归小波变换相位信息的暂态保护算法研究
• 4.1 基于改进递归小波变换相位信息的暂态电流保护算法
• 4.2 基于改进递归小波变换相位信息的单端保护算法的仿真验证
• 4.2.1 仿真系统及其参数的介绍
• 4.2.2 典型故障的仿真与分析
• 4.2.3 在不同故障条件下保护算法的测试
• 4.2.4 其他影响因素的仿真分析
• 4.3 本章小结
• 5 利用希尔伯特-黄变换的暂态保护算法研究
• 5.1 利用希尔伯特—黄变换的暂态保护算法
• 5.2 利用希尔伯特—黄变换的暂态保护算法的仿真研究
• 5.2.1 典型故障情况的仿真及分析
• 5.2.2 不同故障条件下保护算法的测试
• 5.2.3 母线对地电容的影响
• 5.2.4 不含线路阻波器的系统仿真分析
• 5.2.5 两种保护算法的对比分析
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间研究成果
• 科研工作
• 发表论文情况