串补输电线路单端行波测距研究

摘要

我国能源产地和负荷中心存在逆向分布的问题，远距离高压输电已成为解决这一问题的重要方式。随着柔性输电技术以及电容器制造技术的发展，特别是新式低损耗全膜电容器的出现，使得串联补偿技术在远距离高压输电系统中的应用愈发广泛。串联补偿技术在带来经济效益的同时，也给输电线路的故障定位带来了难题。由于串补电容破坏了线路阻抗的均匀性，产生了波阻抗不连续点，常规的故障测距方法已无法应用，并且电容器组的过电压保护元件MOV具有非线性的伏安特性，这些因素都会给线路的故障测距带来不小的影响。所以，针对串补输电线路的故障定位成为人们亟需解决的问题。 本文首先介绍了串补装置的主要构成及其工作原理，对串补装置的三种保护方式做了对比与分析。阐明了行波的产生机理及传输特性，并从能量的角度对行波的畸变与衰减规律进行了研究，分析了导致其衰减、畸变的主要原因。 其次，结合串补装置的元件特性及工作原理与行波的传播特性，对串补电容及保护元件MOV对行波测距的影响进行了深入研究。由于串补电容的存在，导致第二个行波波头性质难以辨识，故单端法无法直接应用，双端法则不受影响。通过对行波在串补电容处折反射系数的幅频、相频响应的分析及仿真可得，故障行波的高频分量不受串补电容的影响。另外，通过在PSCAD中搭建MOV的仿真模型，对其导通时间进行了仿真分析。 最后，根据前文中研究所得的结论及仿真结果，提出了一种适用于串补输电线路的单端行波测距算法。该算法仅利用线路中点处一个测量点的信息，先判定故障区段，再进行精确定位，综合初始行波波头极性以及模极大值极性和幅值等多个判据，准确标定故障区段及行波到达时刻，充分考虑了故障点、两端母线以及串补装置对行波传播特性的影响。另外通过具体计算分析，证明了保护元件MOV导通所产生的暂态行波对本算法不构成干扰。通过搭建串补输电线路的仿真模型，对算法的鲁棒性进行了分析，结果表明，该算法不易受串补安装位置、补偿度、线路长度及不同故障条件的影响，具有较高的精确度和良好的鲁棒性。

目录

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致谢

1 绪论

1.1研究背景和意义

1.2串补线路故障测距方法综述

1.2.1 行波法

1.2.2 故障分析法

1.3本论文主要工作

2 串联补偿装置基本原理

2.1 引言

2.2串联补偿装置的作用

2.3串联补偿装置的构成

2.4串联补偿装置的保护方式

2.5串补装置装设位置及补偿度的选择

2.5.1 装设位置的选择

2.5.2 补偿度的选择

2.6本章小结

3 行波测距理论

3.1 引言

3.2.1 行波的产生与传播

3.2.2 行波的折射与反射

3.2.3 行波的能量

3.2.4 行波的衰减与畸变

3.3相模变换及信号奇异性分析

3.3.1 模量分析

3.3.2 信号时频分析方法

3.4本章小结

4 串联补偿装置对行波测距的影响

4.1 引言

4.2.1 对行波测距方法的影响

4.2.2 对行波传播特性的影响

4.3 金属氧化物变阻器(MOV)的影响

4.3.1 MOV导通时间的分析

4.3.2 仿真模型

4.4本章小结

5 串补输电线路故障定位算法

5.1 引言

5.2串补输电线路单端行波测距算法

5.3 MOV对测距算法的影响分析

5.4本章小结

6 仿真验证与鲁棒性分析

6.1 引言

6.2.1 仿真软件介绍

6.2.2 仿真模型及参数

6.3仿真算例分析

6.4算法鲁棒性分析

6.4.1 小波基选取对测距算法的影响

6.4.2 串补装置位置对测距算法的影响

6.4.3 补偿度对测距算法的影响

6.4.4 线路长度对测距算法的影响

6.4.5 噪声强度对测距算法的影响

6.4.6 过渡电阻对测距算法的影响

6.4.7 故障初相角对测距算法的影响

6.5本章小结

7 总结与展望

参考文献

作者简历

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