時差型電網(wǎng)故障行波定位與廣域行波保護(hù)方法研究.pdf

1、隨著電力系統(tǒng)容量的不斷擴(kuò)大、電壓等級的不斷升高和電網(wǎng)的日益復(fù)雜,電力系統(tǒng)對故障定位的準(zhǔn)確性和繼電保護(hù)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(hù)方法已經(jīng)無法滿足電網(wǎng)運(yùn)行的要求。基于整個電網(wǎng)初始行波信息的故障行波定位與保護(hù)方法具有較強(qiáng)的容錯能力,可以采用包含故障線路在內(nèi)的任意故障路徑來進(jìn)行故障定位,并可利用電網(wǎng)內(nèi)所有初始行波的極性和到達(dá)時間來進(jìn)行線路保護(hù),能有效提高行波保護(hù)動作的可靠性和準(zhǔn)確性,增強(qiáng)行波定位的可靠性、準(zhǔn)確

2、性和適應(yīng)能力。
　　 本文圍繞行波定位與行波保護(hù)目前存在的問題,對行波的提取、檢測等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究;并對電網(wǎng)故障行波傳播與定位網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了深入分析;在此基礎(chǔ)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(hù)技術(shù)進(jìn)行了深入研究;最終形成了一系列具有知識產(chǎn)權(quán)的行波提取、檢測、定位與保護(hù)技術(shù)。論文的主要研究內(nèi)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(jìn)而提出了從

3、電壓互感器二次側(cè)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(cè)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(shù)與廣域行波保護(hù)技術(shù)的研究打下了堅實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
　　 (2)在分析時鐘誤差的基礎(chǔ)上,根據(jù)GPS同步時鐘的隨機(jī)誤差和高精度晶振的累計誤差互補(bǔ)的特點(diǎn),提出了一種根據(jù)數(shù)字鎖相原理產(chǎn)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(shí)時消除晶振秒時鐘的累計誤差,從而產(chǎn)生高精度同步秒時鐘。試驗(yàn)測試結(jié)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(zhǔn)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(jìn)而構(gòu)建了行波定位網(wǎng)絡(luò),并用電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖的網(wǎng)絡(luò)簡化方法,結(jié)合Floyd算法

5、與網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)記錄的故障初始行波到達(dá)時間,根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與故障點(diǎn)位置動態(tài)剔除行波傳輸?shù)臒o效路徑,將復(fù)雜環(huán)網(wǎng)簡化成輻射型網(wǎng)絡(luò),該輻射型網(wǎng)絡(luò)即為初始行波的傳輸路徑網(wǎng)絡(luò);該網(wǎng)絡(luò)簡化方法使電網(wǎng)故障行波定位技術(shù)的實(shí)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(dá)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(jìn)行綜合故障定位的電網(wǎng)故障行波定位方法;在此基礎(chǔ)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(yàn)測試和實(shí)際運(yùn)行結(jié)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(dāng)?shù)膬?yōu)化配置可以在不影響定位可靠性和準(zhǔn)確性的前提下減少定位裝置的布點(diǎn),從而有效節(jié)省投資。
　　 (5)首次提出了廣域行波保護(hù)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(dá)各變電站的時間與極性特性,進(jìn)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