時差型電網(wǎng)故障行波定位與廣域行波保護方法研究.pdf

1、隨著電力系統(tǒng)容量的不斷擴大、電壓等級的不斷升高和電網(wǎng)的日益復雜,電力系統(tǒng)對故障定位的準確性和繼電保護的速動性提出了更高的要求,基于單條線路行波信息的故障定位與保護方法已經無法滿足電網(wǎng)運行的要求?；谡麄€電網(wǎng)初始行波信息的故障行波定位與保護方法具有較強的容錯能力,可以采用包含故障線路在內的任意故障路徑來進行故障定位,并可利用電網(wǎng)內所有初始行波的極性和到達時間來進行線路保護,能有效提高行波保護動作的可靠性和準確性,增強行波定位的可靠性、準確

2、性和適應能力。
　　 本文圍繞行波定位與行波保護目前存在的問題,對行波的提取、檢測等關鍵技術進行了深入研究;并對電網(wǎng)故障行波傳播與定位網(wǎng)絡進行了深入分析;在此基礎上對基于整個電網(wǎng)故障行波信息的電網(wǎng)故障行波定位與保護技術進行了深入研究;最終形成了一系列具有知識產權的行波提取、檢測、定位與保護技術。論文的主要研究內容和創(chuàng)新如下:
　　 (1)從單相變壓器的分布參數(shù)模型出發(fā),深入研究了電壓互感器的暫態(tài)行波傳變特性,進而提出了從

3、電壓互感器二次側直接提取、利用專用行波傳感器從CVT接地線和變壓器外殼接地線上提取、利用PCB行波傳感器從互感器二次側提取等故障電壓行波信號的提取方法,為電壓行波波頭的獲取提供了多種可行的選擇方式,為電網(wǎng)故障行波定位技術與廣域行波保護技術的研究打下了堅實的技術基礎。
　　 (2)在分析時鐘誤差的基礎上,根據(jù)GPS同步時鐘的隨機誤差和高精度晶振的累計誤差互補的特點,提出了一種根據(jù)數(shù)字鎖相原理產生高精度同步秒時鐘的新方法。該方法根據(jù)

4、數(shù)字鎖相原理,通過測量GPS秒脈沖與晶振秒時鐘間的相位差來控制晶振秒時鐘的分頻系數(shù),實時消除晶振秒時鐘的累計誤差,從而產生高精度同步秒時鐘。試驗測試結果表明該高精度同步秒時鐘的穩(wěn)定性和同步性好,時間準確度高。
　　 (3)系統(tǒng)地分析了故障行波在整個輸電網(wǎng)中的傳播特性、影響行波在電網(wǎng)中傳播的主要因素,進而構建了行波定位網(wǎng)絡,并用電網(wǎng)拓撲結構圖予以表示;首次提出了基于初始行波傳播路徑的電網(wǎng)拓撲結構圖的網(wǎng)絡簡化方法,結合Floyd算法

5、與網(wǎng)絡中各節(jié)點記錄的故障初始行波到達時間,根據(jù)網(wǎng)絡結構與故障點位置動態(tài)剔除行波傳輸?shù)臒o效路徑,將復雜環(huán)網(wǎng)簡化成輻射型網(wǎng)絡,該輻射型網(wǎng)絡即為初始行波的傳輸路徑網(wǎng)絡;該網(wǎng)絡簡化方法使電網(wǎng)故障行波定位技術的實現(xiàn)成為了可能。
　　 (4)首次提出了一種通過利用整個電網(wǎng)中所有初始行波到達時間和線路長度來辨別有效初始行波時間,并根據(jù)所有有效初始行波時間來進行綜合故障定位的電網(wǎng)故障行波定位方法;在此基礎上,研究了行波檢測裝置的優(yōu)化配置方法,提

6、出了優(yōu)化配置原則和基于模擬退火算法的優(yōu)化方法;仿真分析、試驗測試和實際運行結果表明電網(wǎng)故障行波定位方法可以在故障線路端定位裝置故障、啟動失靈或記錄錯誤時間后仍能可靠定位,而適當?shù)膬?yōu)化配置可以在不影響定位可靠性和準確性的前提下減少定位裝置的布點,從而有效節(jié)省投資。
　　 (5)首次提出了廣域行波保護的概念,分析了線路故障后初始行波在電網(wǎng)中傳播時到達各變電站的時間與極性特性,進而提出了基于極性比較原理和基于時間特性原理的兩種廣域行波