行波故障测距中的雷击识别及定位研究

论文摘要

目前,基于行波原理的输电线路故障测距装置已经在电力系统获得了广泛地应用,这对提高输电线路运行的安全性、经济性和可靠性具有重大意义。当输电线路遭受雷击导致故障,而雷击点与短路点位置不同时,对行波故障测距而言,这就会影响其测距精度。本文针对行波故障测距中故障性雷击干扰问题进行了研究,并提出了在雷击故障情况下的短路点定位方法,主要内容包括以下几个部分:1.研究了雷击故障电流与普通短路故障电流的暂态特性差异。通过PSCAD/EMTD仿真获得不同故障条件下的故障电流数据,并从以下四个方面:电流行波的陡度、能量分布、相移特性以及健全相的暂态能量对仿真数据进行了分析。分析结果表明,雷击故障电流与短路故障电流在以上四个方面均存在一定差异。2.根据雷击故障电流与短路故障电流的暂态特性差异,提出了相应的雷击识别判据,并分析了不同判据的优缺点,提出了基于以上判据识别雷击故障的方法,同时对故障侧选取等与雷击识别相关的问题进行了分析。实际故障数据分析证实了所提雷击识别方法的有效性。3.提出了利用雷电波在短路点的反射波,通过对雷击点和短路点相对位置的计算实现在雷击故障情况下的短路点定位方法,并对影响该短路点定位方法精度的相关因素进行了分析,通过EMTDC仿真验证和实际故障数据分析证实了所提方法的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 输电线路雷击的特点及分类
• 1.2.1 雷电流的特点
• 1.2.2 输电线路雷击分类
• 1.3 雷击识别研究现状及进展
• 1.3.1 幅值法
• 1.3.2 相模量比值法
• 1.3.3 时域波形法
• 1.3.4 小波能量谱法
• 1.3.5 高频量衰减比值法
• 1.3.6 现有雷击识别方法对本文研究的参考意义
• 1.4 论文的工作
• 第二章 行波故障测距法和小波变换理论
• 2.1 输电线路行波故障测距法
• 2.1.1 输电线路行波故障测距法
• 2.1.2 双端行波故障测距原理
• 2.2 小波变换理论
• 2.2.1 小波函数的定义
• 2.2.2 小波的容许性条件及特点
• 2.2.3 小波变换分类
• 2.3 基数B样条导数型小波及其软件实现
• 2.3.1 基数 B样条的定义
• 2.3.2 基数 B样条导数型小波的生成
• 2.3.3 Bd小波的滤波参数
• 2.3.4 小波变换的快速分解算法
• 2.3.5 小波分解尺度选择
• 2.4 小波变换在本课题中的应用
• 2.4.1 利用小波变换检测信号突变点
• 2.4.2 利用小波变换提取信号的暂态能量
• 2.4.3 利用小波变换提取信号相位
• 第三章 雷击及短路故障仿真
• 3.1 仿真建模工具 PSCAD/EMTDC
• 3.2 系统仿真模型
• 3.3 输电线路仿真
• 3.3.1 频率相关模型
• 3.3.2 输电线路仿真参数设定
• 3.4 电气元件仿真
• 3.5 雷击故障仿真
• 第四章 雷击故障暂态特性分析及识别
• 4.1 研究方向选择
• 4.2 故障电流行波的陡度分析
• 4.2.1 行波源的陡度
• 4.2.2 电流行波陡度的衰减
• 4.2.3 现场采集数据分析
• 4.2.4 小结
• 4.3 暂态电流行波的能量谱分析
• 4.3.1 电流行波源的能量分布
• 4.3.2 电流行波在传播过程中不同频率信号的衰减
• 4.3.3 现场采集数据分析
• 4.3.4 小结
• 4.4 故障电流行波的相移特性分析
• 4.4.1 故障电流行波的相位
• 4.4.2 电流行波相位提取方法选择
• 4.4.3 EMTDC仿真验证
• 4.4.4 现场采集数据分析
• 4.4.5 小结
• 4.5 健全相暂态分析
• 4.5.1 雷击故障情况下的健全相暂态电流
• 4.5.2 短路故障情况下健全相的暂态电流
• 4.5.3 健全相上暂态电流行波的衰减
• 4.5.4 现场采集数据分析
• 4.5.5 小结
• 4.6 雷击识别判据选择及算法流程
• 4.6.1 雷击判据选择
• 4.6.2 雷击识别算法流程及分析结果
• 4.7 雷击识别的相关问题
• 4.7.1 雷击故障情况下的故障侧选取
• 4.7.2 雷击故障情况下的故障选相
• 4.8 小结
• 第五章 雷击故障情况下的短路点定位
• 5.1 雷击点定位
• 5.2 故障侧选取
• 5.2.1 暂态过程分析
• 5.2.2 EMTDC仿真验证
• 5.2.3 现场采集数据分析
• 5.2.4 故障侧选取的实用性
• 5.3 短路点的准确定位
• 5.3.1 暂态过程分析
• 5.3.2 EMTDC仿真验证
• 5.4 影响短路点定位的因素
• 5.4.1 绝缘击穿和建弧时间的影响
• 5.4.2 雷电波形和雷击点与短路点间距对测距精度的影响
• 5.4.3 过渡电阻的影响
• 5.5 现场采集数据验证
• 5.6 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 附录A: 故障情况说明及编号