基于整个输电网的故障行波定位系统研究

论文摘要

输电线路故障在故障点产生暂态行波信号,沿故障线路经母线向整个电网传播。传统双端行波定位方法根据输电线路两端行波定位装置记录的行波到达时间差进行定位计算,在线路某一端定位装置故障、启动失灵或时间记录错误等情况下会导致故障定位失败。为此,本文研究了基于整个输电网的故障行波定位系统,在输电网中各变电站安装行波定位装置,故障后检测到达各个变电站的初始故障行波,根据网络中各个变电站记录的初始行波到达时间进行全网故障定位。论文首先研究了行波在整个输电网中的传输特性,EMTP仿真分析了故障行波在整个输电网中的传输过程。在此基础上,提出了基于网络的故障行波定位算法。运用Floyd算法搜索任意两变电站之间的最短路径,匹配行波波头到达各变电站的精确时间,根据网络中的最短路径矩阵和匹配时间矩阵综合计算故障点位置。设计了基于整个输电网的故障行波定位网络,包括专门的行波传感器、分散分布的行波定位装置和行波定位主机。提出了行波定位装置与行波定位主机之间的GPRS无线通信方案。开发了基于网络的故障行波定位软件,具有全网故障信息数据的管理及基于Web的故障位置信息发布等功能。该电网故障行波定位系统已在株洲电网运行。运行结果表明该系统能可靠、准确地定位电网中的各种故障,减小故障恢复时间,提高电网运行水平。该研究成果将为下一步开发行波保护装置奠定理论和技术基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 输电线路故障定位方法概述
• 1.1.1 基于故障基波稳态量的故障定位方法
• 1.1.2 基于暂态行波分量的故障定位方法
• 1.2 行波定位关键技术的国内外研究现状
• 1.2.1 行波信号的高精度检测
• 1.2.2 高精度同步时钟的实现
• 1.2.3 行波波速的确定
• 1.2.4 通讯技术
• 1.2.5 故障信息处理技术
• 1.3 故障行波定位系统分析
• 1.4 本文所做的工作
• 第二章 输电网行波传输特性分析
• 2.1 故障行波的产生与传输
• 2.1.1 故障行波的产生
• 2.1.2 故障行波在输电网中的传输
• 2.2 影响行波在输电网中传输的主要因素
• 2.2.1 母线接线方式对行波传输的影响
• 2.2.2 变电站设备对行波传输的影响
• 2.2.3 输电线路色散的影响
• 2.3 输电网行波传输特性仿真分析
• 2.3.1 仿真模型
• 2.3.2 仿真结果分析
• 2.4 小结
• 第三章 基于网络的行波故障定位算法研究
• 3.1 基于整个输电网的行波定位原理
• 3.1.1 电力系统网络图
• 3.1.2 行波测量网络构建
• 3.1.3 行波测量网络简化
• 3.1.4 故障行波定位计算
• 3.2 基于网络的行波定位算法实现
• 3.2.1 计算路径矩阵及其求取方法
• 3.2.2 行波到达时刻的匹配
• 3.2.3 故障定位结果的融合处理
• 3.2.4 算法流程
• 3.3 算法验证
• 3.4 结论
• 第四章 故障行波定位网络
• 4.1 故障行波定位网络结构
• 4.2 行波传感器
• 4.3 故障行波定位装置
• 4.3.1 故障行波记录单元
• 4.3.2 GPS 时钟单元
• 4.4 GPRS 无线通信方案
• 4.4.1 GPRS 通信原理与技术特点研究
• 4.4.2 GPRS 通信网络构建
• 4.4.3 GPRS 模块选择与通信接口
• 4.4.4 GPRS 模块的工作流程
• 4.5 故障定位主机
• 第五章 基于网络的故障行波定位软件设计
• 5.1 软件总体设计
• 5.2 GPRS 无线通信单元
• 5.2.1 通信接口控件Socket
• 5.2.2 通信协议
• 5.2.3 通信的实现
• 5.3 数据库管理单元
• 5.4 故障计算单元
• 5.5 故障信息发布单元
• 5.6 软件测试
• 5.7 结论
• 第六章 全文总结及展望
• 6.1 主要研究成果
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读硕士学位期间完成的论文
• 附录B 攻读硕士学位期间获得的奖励
• 附录C 攻读硕士学位期间所参与的项目