基于HHT边际谱熵的单相自适应重合闸的研究

摘要

自动重合闸是提高电力系统整体供电可靠性以及稳定性的主要措施之一，在超/特高压输电线路中得到普遍应用。然而常用的自动重合闸装置存在重合盲目性的问题。自适应重合闸技术在重合闸装置闭合之前正确识别故障性质，避免盲目重合，保证了系统供电的高可靠性。本文应用Hilbert-Huang变换(HHT)，研究输电线路单相自适应重合闸的新判据和新方法。
　　首先，比较分析了常见的国内外自适应重合闸实现方法，指出了其适用范围和不足，研究故障线路一次电弧和二次电弧的动态特性及二次电弧的重燃特性，应用电磁暂态分析软件ATP/EMTP建立了超高压输电线路的故障仿真模型，通过仿真分析获得了带并联电抗器的超高压输电线路故障相端电压的波形。
　　其次，应用HHT边际谱熵测度算法对超高压输电线路故障相信号进行暂态分析，探讨了边际谱熵对信号频域中频率复杂度的刻画能力以及对电力信号分析的适用性，给出了边际谱熵测度的计算步骤。
　　再次，应用HHT边际谱熵对故障相端电压进行频率复杂度分析。研究发现，瞬时性故障时，从断路器跳开直至电弧完全熄弧，故障相端电压所含的频率成分十分复杂，HHT边际谱熵大;而永久性故障时，断路器跳开后，故障相端电压频率成分迅速降为单一的工频频率，HHT边际谱熵迅速减小;基于HHT边际谱熵在不同故障性质下这一特征，提出了输电线路故障性质识别方法。
　　最后，基于上述研究，提出了一种新的单相自适应重合闸判据，并给出了相应的实现方案。在不同故障点、不同故障类型和不同接地电阻条件下进行线路故障仿真和自适应重合闸仿真，结果表明，本文方法不仅故障性质识别准确率高，而且识别速度也优于EMD与近似熵（或样本熵）相结合的方法，且不受模式维数和容限阈值的制约。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外自适应重合闸的研究现状

1．2．1 电压判据识别法

1．2．2 智能识别法

1．2．3 小波识别法

1．2．4 经验模态分解法

1．3 本文主要研究内容

第2章 输电线路单相接地故障特征分析及仿真

2．1 电弧特性分析

2．1．1 一次电弧的动态特性研究

2．1．2 二次电弧的动态特性研究

2．2 故障断开相端电压的特性分析

2．2．1 瞬时性故障时断开相端电压

2．2．2 永久性故障时断开相端电压

2．3 模型的建立与仿真

2．3．1 ATP／EMTP软件简介

2．3．2 一、二次电弧的建模

2．3．3 单相永久性接地短路故障的建模与仿真

2．3．4 单相瞬时性接地短路故障的建模与仿真

2．4 本章小结

第3章 Hilbert-Huang变换与信息测度理论

3．1 Hilbert-Huang变换

3．1．1 经验模态分解

3．1．2 Hilbert谱和边际谱

3．2 信息测度理论

3．2．1 复杂性测度

3．2．2 信息熵测度

3．3 本章小结

第4章 基于HHT边际谱熵的输电线路自适应重合闸

4．1 HHT边际谱熵

4．1．1 边际谱熵的定义

4．1．2 边际谱熵的特性分析

4．2 故障判别原理

4．3 故障识别的实现方法

4．4 故障相端电压的HHT边际谱熵分析

4．5 HHT边际谱熵方法与其它EMD与熵结合方法的比较

4．6 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间发表的学术论文目录

附录B 攻读学位期间参加的科研项目