基于行波固有頻率的輸電網故障測距方法.pdf

1、目前,我國正處在工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加快推進的重要時期,這一時期電力需求一直保持較快的增長態(tài)勢。隨著高壓輸電線網分布范圍日益增大,運行中易受固有災害及人為損害,加之供電設備運行時間長,容易導致輸電線路在運行過程中易發(fā)生故障,快速準確地對故障進行測距定位并排除故障,具有巨大的社會和經濟效益。
　　 現有的時域行波方法存在各種不足,本文使用的基于行波固有頻率的故障測距方法不僅可為輸電線網準確故障測距定位等問題提供一定的解決思路,并且由于其

2、回避波頭識別和能夠準確計算波速的特點,還具有重要的理論和現實意義。然而電力線網內除了一般高壓輸電線路外,還廣泛應用了諸如同桿雙回輸電線路、架空.電纜混合輸電線路和輸電網絡等拓撲的線路,基于行波固有頻率的故障測距方法應用于這些線路的研究還未得見,所以,對該方法應用于這些線路中的實現方案和方案的適應性進行研究討論是非常有必要的。
　　 基于此,本文在分析高壓輸電線路、同桿雙回輸電線路、架空.電纜混合輸電線路和輸電網各自特點和故障機理

3、的基礎上,進行了基于行波固有頻率的輸電線網定位測距方法研究。
　　 在行波固有頻率主成分的提取識別方面,論文在固有頻率測量單元(NaturalFrequency Measurement Unit,NFMU)內集成了錄波、濾波、相模變換、模量選取和固有頻率主成分識別提取功能。大量仿真結果表明,在NFMIJ內進行的基于多信號分類(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法的頻譜估計具有很好的故障后

4、電流行波信號特征描述能力、特征識別能力及良好的抗噪性能。
　　 在高壓輸電線路的故障測距方面,論文分析得到了基于行波固有頻率雙端數據的故障測距算法,算法在原有的單端行波固有頻率測距方法的基礎上,補充了對端測量點測距數據,消除了系統偏向性誤差,仿真驗證表明該算法更精確。其次,論文專門針對高壓輸電線路中的同桿雙回輸電線路,得到了一種基于行波固有頻率的故障測距算法。該算法將故障電流行波進行類Clarke相模變換,結合不同故障反射矩陣的

5、特點,對線路不同的故障選擇相模變換后恰當的模量,完成故障行波的固有頻率譜估計進而計算出故障距離,測距結果精度較高,且不受過渡電阻、故障類型、故障初相角等因素的影響。但由于“莫混雜”,該算法在異名相跨線故障時無法得到精確測距結果。
　　 在混合輸電線路的故障測距方面,論文基于EMD(Empirical Mode Decomposition,EMD)分解算法,構建了基于EMD和行波固有頻率的架空.電纜混合輸電線路故障測距方案。方案首

6、先在EMD分解算法的基礎上,分解混疊了不同頻率信號的原始故障電流行波信號,然后在此基礎上進行行波固有頻率頻譜估計,最后通過行波固有頻率測距的算法進行故障測距計算。大量仿真表明本方案對理想混合輸電線路和接近實際拓撲的混合輸電線路的故障測距準確率較高。由于EMD算法存在“混波”,故障測距結果偶見誤差較大的情況,但經理論分析知這一現象可借由人工巡線進行彌補,不影響方法整體有效性。
　　 在輸電網的故障定位方面,論文首先研究簡單拓撲網絡

7、提出了行波固有頻率主成分排序的故障定位方法,利用行波固有頻率主成分及其形成的行波路徑與輸電網故障位置之間的關系形成故障定位數據庫,構建簡單拓撲輸電網的故障定位判據及干擾排除方案,通過各測點得到的行波固有頻率主成分的排序進行故障區(qū)段的判定和故障測距計算。論文還討論了一般拓撲網絡的行波固有頻率主成分聯網故障定位方法,通過比較計算行波路徑和線路自身長度之間的關系,分析形成包含測量點失效情況的故障區(qū)段定位的判據,完成故障區(qū)段判定和故障測距計算。