基于广域继电保护的故障线路检测研究

摘要

随着社会的发展、科技的进步，我国确定了“全国联网、西电东送、南北互供”的战略目标。电力用户对电能要求变得越来越高，但是电力系统故障不可避免，尤其是输电网络的故障，因此快速、精准的找出故障线路十分重要。传统的电网故障检测是利用采集到的继电保护装置报警信息、断路器状态变化信息进行分析，根据保护与断路器动作的逻辑、运行人员的经验进行检测分析。对电网中故障元件的检测是十分重要的。现有的电网故障检测方法大多针对开关量信息进行分析，开关量存在不确定因素，而电气量能更好的反映故障过程，有着开关量无法比拟的优势。
　　本文从同步相量测量、故障相关度以及电压分布三个方面对故障检测进行研究：⑴同步相量测量方法是利用PMU数据和母线阻抗矩阵(Zbus)以替代保护系统功能的独立故障检测方法。首先，根据提出的方法确定故障区域，然后确定故障线路。通过广域测量，故障位置随着线路的确定也就被估算出来。IEEE-118节点测试系统验证结果表明，该方法成功的检测出整个电网的故障线路以及故障线路中的故障位置。⑵故障相关度检测方法是在确定故障关联域的基础上提出的故障定位方法。电力系统在正常运行时，列出系统网络对应的矩阵；当系统发生故障后，对各支路的故障相关度进行求解，通过检测并计算即可准确定位故障位置。该方法不仅可以确定故障线路的位置，还可以具体确定到故障元件的位置，不用改变关联系数矩阵，解决了关联系数矩阵在发生故障后不确定的问题，并且过渡电阻和故障类型对其不产生影响，计算相对简单，定位准确。仿真结果显示，本方法可以准确的验证线路不同位置以及不同类型的故障。⑶电压分布检测方法是利用线路一侧电压、故障电流分量的测量值估算另一侧故障电压分量，以估算值与测量值的比值构成保护判据。该算法不受过渡电阻的影响；发生过负荷潮流转移时不会误动；且原理简洁，需要信息量少，对数据的同步性没有严格要求，便于实现。仿真算例表明，发生各种类型故障时，该算法均能正确识别故障线路。

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附图索引

附表索引

第1章 绪论

1.1 课题的研究背景与意义

1.2 故障线路识别研究现状

1.3 本论文的主要工作

第2章 广域继电保护系统

2.1 概述

2.2 广域继电保护的特点

2.3 广域继电保护的结构

2.4 广域继电保护系统的优势

2.5本章小结

第3章 基于同步相量测量的故障检测方法

3.1 问题描述

3.2 输电线路故障检测

3.3 仿真结果

3.4 与传统故障检测的对比

3.5本章小结

第4章 基于故障相关度的故障定位方法

4.1 确定故障关联域

4.2 故障位置与系统矩阵的关系

4.3 故障附加电流分配原理

4.4 故障相关度的定位方法

4.5 故障相关度的匹配特征分析

4.6 仿真分析

4.7 本章小结

第5章 基于电压分布的故障检测方法

5.1 基于电压分布的故障检测算法

5.2 算法的仿真验证

5.3 本章小结

总结与展望

研究工作总结

今后的展望

参考文献

致谢

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