先進(jìn)電力故障錄波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和精確故障定位研究.pdf

1、電網(wǎng)互聯(lián)和市場競爭機(jī)制的引入，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。研究和實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)過程的不間斷記錄及同步測(cè)量，便于大范圍、長過程和發(fā)展性故障的分析，有利于提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。采用雙端電氣量和小波分析工具，研究精確故障定位，對(duì)于快速排除故障，提高供電可靠性，具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。本文對(duì)電力故障錄波監(jiān)測(cè)新技術(shù)、輸電線路精確測(cè)距算法以及小電流接地選線等問題進(jìn)行了深入研究，主要研究工作和取得的成果如下： 研究

2、設(shè)計(jì)了新型故障錄波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)。硬件平臺(tái)采用先進(jìn)的ETX嵌入式模塊化CPU、32位浮點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器TMS320C32、大規(guī)模CPLD、分層分布式多CPV并行技術(shù)以及GPS同步時(shí)鐘技術(shù)；軟件平臺(tái)采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)OSII和QNX。所設(shè)計(jì)和開發(fā)的新型故障錄波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有高速數(shù)據(jù)采集、大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、同步采樣、分析計(jì)算功能強(qiáng)大、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳和配置靈活等特點(diǎn)。 在新型錄波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，采用了多種

3、先進(jìn)技術(shù)，并進(jìn)行集成創(chuàng)新。嵌入式一體化工業(yè)級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)，不僅提高錄波可靠性，而且提高了數(shù)據(jù)吞吐能力和處理能力；采用了頻率自動(dòng)跟蹤和同步相量測(cè)量技術(shù)，模擬通道誤差矢量校正技術(shù)，有效提高了在不同區(qū)間范圍的測(cè)量精度，滿足電力系統(tǒng)廣域測(cè)量和穩(wěn)定性分析的要求；實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)過程的記錄與統(tǒng)一分析，為分析大范圍、長過程和發(fā)展性的故障提供了依據(jù)；發(fā)展了基于補(bǔ)償原理的單端故障測(cè)距技術(shù)，保證故障后準(zhǔn)確及時(shí)地進(jìn)行故障定位。 單端測(cè)距存在難以克服的原理

4、性誤差，因此發(fā)展了雙端測(cè)距算法，用以提高測(cè)距精度。基于輸電線路的分布參數(shù)模型，利用故障后輸電線路兩端的電壓和電流的正序和負(fù)序分量，根據(jù)冗余方程，按照最小二乘原理，采用牛頓法迭代求解故障距離和非同步測(cè)量誤差。測(cè)試結(jié)果表明，算法具有很高的測(cè)距精度，收斂性能良好。通過仿真輸電線路參數(shù)對(duì)測(cè)距精度的影響，說明了輸電線路參數(shù)的準(zhǔn)確性是影響測(cè)距精度的重要因素。為了消除線路參數(shù)不確定性對(duì)測(cè)距精度的影響，提出了基于參數(shù)估計(jì)的自適應(yīng)雙端測(cè)距算法。充分利用故

5、障前后的錄波數(shù)據(jù)，基于輸電線路的分布參數(shù)模型，利用故障前的正序分量、故障后的正序和負(fù)序分量寫出測(cè)距的冗余方程，將線路的正序參數(shù)連同故障距離和非同步誤差都作為未知量來求解，從而實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)參數(shù)變化的雙端測(cè)距算法，從原理上克服了現(xiàn)場實(shí)際因素造成的線路參數(shù)不準(zhǔn)確或變化對(duì)測(cè)距結(jié)果的影響。仿真試驗(yàn)、動(dòng)模實(shí)驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，該算法達(dá)到了很高的測(cè)距精度。 在深入分析小電流接地系統(tǒng)單相接地故障機(jī)理和特征的基礎(chǔ)上，提出了基于小波變換模極大值奇

6、異性檢測(cè)原理的接地故障選線新判據(jù)。以更充分、更準(zhǔn)確的提取信號(hào)奇異性信息為出發(fā)點(diǎn)，利用小波對(duì)暫態(tài)突變信號(hào)或微弱變化信號(hào)處理上的優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)了以往傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)信號(hào)原理和原有小波選線方法的不足，增強(qiáng)了抗干擾能力。從傳統(tǒng)頻譜分析的角度，探討了頻譜中某一頻帶信號(hào)近似能量的描述和信號(hào)小波變換后相應(yīng)尺度上的模極大值信息之間的內(nèi)在聯(lián)系，為小波選線新判據(jù)中尺度的選擇提供理論依據(jù)。大量仿真結(jié)果表明該方法適合于不同接地方式的小電流接地系統(tǒng)，具有更高的可靠性和準(zhǔn)確

7、性。 將二維小波分析應(yīng)用于小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線中，提出了一種接地故障選線的新方法。通過Hilbert變換將零序電流表示成解析信號(hào)的形式，用解析信號(hào)的實(shí)部和虛部構(gòu)成二維變量，選擇Harr小波和適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)窗，對(duì)各線路的零序電流進(jìn)行分析，根據(jù)故障線路和非故障線路變換后故障瞬間所表現(xiàn)出的模值極性關(guān)系的不同，選出故障線路。對(duì)不同長度故障線路、不同故障時(shí)刻、不同故障位置、不同過渡電阻、不同故障類型等各種情況的仿真結(jié)果表明，該方法能夠