超/特高压线路自适应距离保护的研究

论文摘要

超/特高压输电线路是我国坚强智能电网的重要组成部分；距离保护由于具备受电网结构和系统运行方式影响较小等优点,在高压输电线路继电保护中得到了广泛应用。本文通过分析超/特高压线路故障信号特征,研究了距离保护稳态超越、暂态超越现象的产生机理,提出了新的故障信号分析方法和新的自适应距离保护判据。首先,对超/特高压输电线路距离保护中故障信号处理的常用算法进行分析和比较,针对超/特高压输电线路故障信号直流分量衰减缓慢、高频分量丰富的特点,应用prony算法拟合故障信号。为了减少噪声对prony算法的影响,采用奇异值分解（SVD）的方法确定prony算法的模型阶数,构造了SVD-prony算法。其次,鉴于超/特高压线路的稳态物理特征,通过分析超/特高压输电线路容易发生稳态超越的原因,探讨了工频变化量距离继电器在解决稳态超越方面的优势；通过对几种工频变化量距离继电器判据的分析,构造了工频变化量距离继电器的统一表达式；研究了负荷变化和保护范围的关系,建立自适应判据来改变工频变化量统一表达式的中间参数,以调整保护范围,达到更好地防止线路末端区外发生稳态超越的目的。再次,鉴于超/特高压线路的暂态物理特征,在分析超/特高压输电线路中容易发生暂态超越的原因的基础上,通过实时计算SVD-prony算法拟合误差,并根据拟合误差和电抗计算误差之间的关系,建立整定阻抗的修正曲线；依据修正曲线,构造一个基于SVD-prony算法的拟合误差的自适应判据,利用该判据自适应地调整动作门槛,避免线路末端区外发生暂态超越,提高区内故障时保护的速动性。运用ATP软件对超/特高压线路短路故障进行建模和仿真,得到各种故障情形下的电压、电流信号；基于MatLab平台应用SVD-prony算法对故障信号进行参数估计,并对自适应保护判据进行验证。仿真结果表明,本文所提出的SVD-prony算法及为解决暂态超越和稳态超越而建立的自适应判据能够更好地适应系统运行方式和故障状态的变化,使得超/特高压输电线路距离保护的性能更优。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 超/特高压线路自适应距离保护的发展历史及研究现状
• 1.2.1 自适应继电保护的发展历史
• 1.2.2 超/特高压线路自适应距离保护的研究现状
• 1.3 超/特高压线路距离保护的特殊问题
• 1.4 暂态超越、稳态超越解决方法的研究现状
• 1.5 本文的主要工作
• 第2章 距离保护故障信号分析算法的研究
• 2.1 傅里叶算法
• 2.1.1 傅里叶算法基本原理
• 2.1.2 傅立叶算法的滤波特性分析
• 2.2 基于R-L模型算法
• 2.2.1 R-L模型算法的基本原理
• 2.2.2 R-L模型算法的滤波特性分析
• 2.3 最小二乘算法
• 2.3.1 最小二乘算法的基本原理
• 2.3.2 最小二乘算法的滤波特性分析
• 2.4 PRONY算法
• 2.4.1 prony算法的提出
• 2.4.2 prony算法的应用
• 2.4.3 基于prony算法的基波识别方法
• 2.4.4 算例分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 距离保护稳态超越问题解决方法研究
• 3.1 稳态超越问题的产生原因
• 3.1.1 过渡电阻对距离继电器的影响
• 3.1.2 超/特高压线路稳态超越问题的特点
• 3.2 工频变化量距离继电器及其稳态超越解决方法
• 3.2.1 工频变化量距离继电器的工作原理和特点
• 3.2.2 负荷变化对工频变化量距离保护的影响
• 3.2.3 基于工频变化量距离继电器的稳态超越解决方法
• 3.3 本章小结
• 第4章 距离保护暂态超越问题解决方法研究
• 4.1 暂态超越问题的产生原因
• 4.2 基于反时限特性的暂态超越解决方法
• 4.3 基于SVD-PRONY的暂态超越解决方法
• 4.3.1 暂态超越解决方法
• 4.3.2 自适应距离保护判据
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
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