超高压输电线路基于极性比较的超高速保护研究

摘要

随着我国坚强智能电网战略的不断推进，用电需求的不断增长，电压等级的不断提高，电网规模的不断扩大，超（特）高压电网的建设也加快了步伐，对电力系统继电保护的保护动作速度也提出了更高的要求。传统继电保护是基于工频量的保护，动作速度较慢，且易受到过渡电阻、线路分布电容等的影响，难以完成远距离、容量的输电要求。因此，国内外众多学者提出了基于暂态电气量的超高速继电保护方案，其中极性比较式保护是一个重要的研究领域。极性比较式保护是以两端电气量的极性构成保护判据，动作速度快，且不易受到过渡电阻、分布电容、系统振荡、电流互感器饱和、母线结构等因素的影响，具有很强的实用性。本文在已有研究成果的基础上，围绕极性比较式保护特征量的选取、利用、去噪、适用范围等工作展开研究。
　　本研究主要内容包括：⑴设计一个新的相模变换矩阵。在分析了三相输电线路波过程的基础上，研究了相模变换的基本原理。传统的相模变换矩阵包括克拉克变换和凯伦贝尔变换等，他们均需要通过两个线模量才能反映出所有的故障类型，本文设计了一个新的相模变换矩阵，该相模变换矩阵仅需要单一线模量就可以反映出所有的故障类型，减少了运算量，提高了保护动作的速度。针对不同的故障类型和不同的电源初相角进行仿真验证，可以得到对于AG、AB、CA三种短路故障1模量大于2模量；对于BG、CG、BC三种短路故障2模量大于1模量；对于ABG、BCG、CAG、ABC等四种故障类型，应比较1模量和2模量的大小，取较大者，以提高保护的灵敏性。⑵选取了一个结构元素的中心点位于中心，结构扁平，长度线性递增的形态滤波器。应用保护算法前，为了解决行波信号的去噪问题，要先对采集到的信号进行滤波处理。文章首先研究了形态学基本运算包括腐蚀和膨胀运算及结构元素的选择。然后，逐个分析了开运算滤波器、闭运算滤波器、形态交替混合滤波器以及形态多分辨滤波器。在此基础上，选择了一种结构元素的中心点在中间，长度线性递增的多分辨交替组合滤波器，使滤波效果更彻底，提取信号的突变时刻更简单。⑶在总结现有研究成果的基础上，提出两种基于双端电气量的保护算法。第一种是基于两端电流极性构成的保护算法。具体方法为：从故障时刻开始，在极短的一段时间段内，对两端电流波头进行积分，若积分结果同号，则为区内故障，异号为区外故障；第二种方法为：从故障时刻开始，在极短的一段时间段内，对两端电流和电压波头分别进行积分，若一端电压电流积分的乘积与另一端电压电流积分的乘积同号，则为区内故障，异号为区外故障。

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选题的依据与意义

国内外文献资料综述

1 绪论

1.1 引言

1.2 超高速保护研究现状

1.3 本文研究的主要内容

2 超高压输电线路相模变换研究

2.1 三相输电线路的波过程

2.2 相模变换研究

2.3 仿真模型分析

2.4本章小结

3 基于数学形态学设计滤波器

3.1 数学形态学基本原理

3.2形态滤波器

3.3仿真分析

3.4本章小结

4 输电线路极性比较式保护算法研究

4.1输电线路故障时的行波过程

4.2基于两端电流极性比较式保护的基本原理

4.3提取信号突变点

4.4基于两端电流波头积分的故障判断

4.5基于两端电流电压积分的故障判断

4.6本章小结

5 总结

5.1研究成果

5.2展望

参考文献

附录：攻读工程硕士学位期间发表的部分科研成果

致谢