供配电线路自适应保护系统的算法与通信研究

论文摘要

继电保护是电力系统安全运行必不可少的技术措施和重要手段。传统继电保护无通信能力或通信能力较差,均为孤立的保护,且其整定值均通过离线计算获得,在运行中保持不变,无法使保护达到最佳保护效果,在灵敏性、选择性与速动性方面甚至无法满足电力系统对继电保护的要求。自适应保护能自动在线计算并修改保护整定值,使保护始终处于最佳工作状态。保护装置自适应由于只利用本地信息,只能适应较小范围的系统运行方式变化。保护系统自适应通过通信网络,利用系统信息、自适应保护功能实现策略与自适应保护算法,能适应电力系统各种运行方式的变化,达到最佳保护效果。本文深入研究了自适应保护系统所需解决的自适应保护算法、小波幅值算法、DeviceNet关键技术及DeviceNet与工业以太网通信传送延时等问题,构建了一种新型的供配电线路自适应保护系统。其应用可提高供配电线路保护的选择性、灵敏性与供配电线路运行的可靠性、安全性。在充分调研国内外自适应保护系统研究现状的基础上,基于DeviceNet现场总线与工业以太网以及给出的系统体系结构,构建了适用于35kV及以下电压等级由生产设备层、间隔层、变电站层与集控中心层组成的供配电线路自适应保护系统。为解决保护系统自适应保护功能实现的问题,提出了自适应整定算法、系统级自适应保护功能实现策略与装置级自适应保护算法。所提出的自适应整定算法、系统级自适应保护功能实现策略综合利用供配电线路自适应保护装置本地信息、变电站站内信息与集控中心借助SCADA系统提供的一次、二次设备状态信息及拓扑连接关系,自动在线计算并修正保护整定值,实现了对电力系统拓扑结构、运行方式及故障类型变化的自适应。所提出的装置级自适应保护算法为自适应三段式电流保护算法,应用该算法对具体实例进行了分析;通过对该保护算法的改进,使其可适用于双侧电源供配电线路和更复杂供配电线路的带方向和低电压闭锁的自适应三段式电流保护。根据给出的自适应保护装置灵敏性、选择性的校验规则,在自适应保护装置整定完成后对其灵敏性、选择性进行了实时校验。在供配电线路自适应保护装置自适应保护算法实现过程中,需计算供配电线路的电流幅值。针对全周傅里叶算法不能滤除衰减直流分量与频率特性较差的问题,提出了适用于自适应保护装置的差分滤波器加全周Morlet复小波幅值算法与Symlets小波幅值辅助算法。所提出的差分滤波器加全周

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 供配电线路保护国内外研究现状
• 1.3 相关技术在供配电线路保护中的应用
• 1.3.1 自适应保护的应用
• 1.3.2 小波分析的应用与发展
• 1.3.3 现场总线与工业以太网的应用
• 1.3.4 其它技术的应用
• 1.4 论文的主要研究内容
• 第2章 自适应保护系统构建与算法研究
• 2.1 引言
• 2.2 系统总体设计与系统构建
• 2.2.1 系统总体设计
• 2.2.2 系统构建
• 2.3 自适应整定算法与自适应保护功能实现
• 2.3.1 扰动域的定义及其模型建立
• 2.3.2 自适应整定算法
• 2.3.3 自适应保护功能实现
• 2.4 自适应三段式电流保护
• 2.4.1 自适应电流速断保护
• 2.4.2 自适应带时限电流速断保护
• 2.4.3 自适应过电流保护
• 2.4.4 实例分析
• 2.5 带方向和低电压闭锁的自适应三段式电流保护
• 2.6 自适应保护装置灵敏性与选择性校验
• 2.7 本章小结
• 第3章 小波分析在自适应保护系统中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 小波分析基本理论及常用小波函数介绍
• 3.2.1 小波分析基本理论
• 3.2.2 常用小波函数介绍
• 3.3 Morlet 复小波幅值算法
• 3.3.1 Morlet 复小波幅值算法
• 3.3.2 参数对算法的影响
• 3.3.3 差分滤波器加全周Morlet 复小波幅值算法
• 3.3.4 算例分析
• 3.4 Symlets 小波幅值辅助算法
• 3.4.1 算法的基本原理
• 3.4.2 仿真计算
• 3.5 本章小结
• 第4章 自适应保护系统通信性能分析
• 4.1 引言
• 4.2 DeviceNet 关键技术研究
• 4.2.1 DeviceNet 网络模型与报文类型
• 4.2.2 DeviceNet I/O 数据触发方式
• 4.2.3 DeviceNet 通信连接
• 4.2.4 DeviceNet 对象模型
• 4.2.5 DeviceNet 设备描述
• 4.3 自适应保护装置DeviceNet 通信功能的实现
• 4.3.1 自适应保护装置报文传送
• 4.3.2 自适应保护装置数据触发方式
• 4.3.3 自适应保护装置对象模型的构建
• 4.4 自适应保护系统DeviceNet 通信性能分析
• 4.4.1 现场总线传送延时模型
• 4.4.2 现场总线性能评价指标
• 4.4.3 DeviceNet 通信性能分析
• 4.4.4 DeviceNet 通信功能验证
• 4.5 自适应保护系统工业以太网通信性能分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 自适应保护系统变电站层硬件设计
• 5.1 引言
• 5.2 自适应保护系统变电站层主节点设计
• 5.2.1 变电站层主节点设计
• 5.2.2 PCI DeviceNet 板卡设计
• 5.2.3 驱动程序与系统监控程序设计
• 5.3 自适应保护装置设计
• 5.3.1 装置主要功能
• 5.3.2 装置主要特点
• 5.3.3 装置硬件构成
• 5.4 自适应保护装置数据采集精度的提高
• 5.4.1 TM5320F2812 内置ADC 的特点
• 5.4.2 TM5320F2812 内置ADC 精度分析
• 5.4.3 数据采集精度提高措施
• 5.4.4 误差分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间所发表的学术论文
• 攻读博士学位期间所申请的专利
• 哈尔滨工业大学博士学位论文原创性声明
• 哈尔滨工业大学博士学位论文使用授权书
• 哈尔滨工业大学博士学位涉密论文管理
• 致谢
• 个人简历