超高压直流输电线路保护及雷击辨识

摘要

现有的直流输电线路行波保护存在保护死区，而纵联差动保护由于无法躲避暂态电流的影响，只能作为后备保护。本文推导了直流输电系统不同位置故障时的整流、逆变侧线模电压行波间的相似性关系：区外故障时两侧波形相似度很高，区内故障时两侧波形存在较大差异性；进而提出了一种波形比较的直流输电线路选择性快速主保护方案，该方案引入扫描的方法将两侧的波形进行对齐，进而比较它们之间的相关性，以 Hausdorff距离作为保护判据，可以消除暂态时分布电容电流的影响。基于PSCAD/EMTDC模型的仿真结果表明：本方案可靠性、速动性高，选极准确，对线路两端通信对时精度要求低，耐过渡电阻性能强，且具有抗采样数据异常和噪声干扰的能力；同时当线路死区故障时，所提出的保护可以对行波保护进行闭锁以防止线路重合闸于故障。
　　在雷击辨识方面，本文研究了雷电流模型、杆塔模型、避雷器模型等数学特性及在 PSCAD中的搭建过程，通过对雷击线路未故障以及雷击线路故障情况下的线路线模电压反行波的传播公式推导，得出了其电气量变化特征，并通过 PSCAD仿真验证了理论推导的正确性。最后，通过构造突变能量以及累积能量两个指标，并运用大量不同场景下的仿真数据作为样本对多分类支持向量机进行训练，得到雷击辨识的多分类支持向量机。仿真结果表明，基于多分类支持向量机的雷击识别判据能够有效辨识线路短路接地故障、雷击干扰以及雷击致故障情况。

目录

声明

1 绪论

1.1课题背景及意义

1.2国内外研究现状与挑战

1.3本文的主要工作

2 直流输电线路行波保护原理及雷击模型

2.1引言

2.2区内、区外故障行波特征分析

2.3分布电容电流对纵差保护的影响

2.4基于Hausdorff距离的相关性分析方法

2.5雷击直流输电线路模型

2.6雷击线路的波过程分析

2.7本章小结

3 基于模量Hausdorff距离波形比较的直流输电线路选择性

3.1引言

3.2故障区域辨识原理

3.3故障选极原理

3.4输电线路快速保护方案

3.5仿真验证

3.6本章小结

4 直流输电线路雷击辨识保护判据

4.1引言

4.2线路雷击故障仿真及暂态特征分析

4.3基于线模电压的雷击故障特征分析

4.4多分类支持向量机原理

4.5基于多分类支持向量机雷击辨识判据及其仿真验证

4.6本章小结

5 结论与展望

5.1结论

5.2展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间研究成果

附录2 攻读硕士学位期间参与的科研项目