基于噪声水平控制的微分方程变窗长距离保护算法研究

摘要

长期以来,微机距离保护作为一种重要的线路保护应用于电力系统中.对于距离保护而言,要求所采用的算法能够做到计算准确、计算值收敛快.傅里叶算法收敛性好,对整次和非整次谐波的滤波特性较好而被微机保护广泛应用,但是傅里叶算法有它的不足之处,它的数据窗长,无法消除衰减非周期分量的影响,因此用于高压输电线路距离保护中对保护的速动性有影响.解微分方程算法可以消除衰减非周期分量的影响,且不受电网频率波动的影响,更重要的是该算法的数据窗短,更适用于高压线路距离保护.解微分方程算法的缺点是高频特性较差,实际应用中必须与带有延时的滤波器配合使用. 本文在研究了已有的微分方程距离保护算法的基础上,提出了一种基于噪声水平控制的变窗长解微分方程算法,解决了固定窗长算法高频特性差的问题.在故障发生时,先启动除基波分量外的噪声水平控制算法的计算.当噪声水平减少到一定数值时,再启动解微分方程的积分求解计算,并取数据窗长为该时刻与故障起始时刻之差.如果在故障后15ms之内,噪声水平未减小到整定值以下并持续3.3ms,解微分方程的数据窗长就直接取15ms.该算法很好地改善了解微分方程高频特性,避免了现有微机保护装置中解微分方程前必须配有低通数字滤波器的作法；算法的收敛快；并且算法的计算量不大,有很好的实际应用价值. 本文在500kV电力系统中对所提出的基于噪声水平控制的解微分方程变窗长的算法进行了大量的仿真研究.利用各种故障和系统参数的情况下的ATP仿真数据对所提算法进行的仿真结果证明了变窗长算法的有效性.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1研究微机保护算法的意义

1.2自适应保护的发展

1.3解微分方程算法的研究现状

1.4论文的主要工作

第二章噪声水平控制的变窗长微分方程算法

2.1距离保护的基本工作原理

2.1.1三段式距离保护的构成原理及应用范围

2.1.2距离继电器的工作原理

2.1.3距离继电器的接线方式

2.2微分方程算法滤波特性研究

2.2.1卷积

2.2.2具有矩形冲激响应的滤波器的滤波作用

2.2.3卷积与微机保护积分的关系

2.3解微分方程算法原理及其数字滤波特性分析

2.3.1解微分方程算法原理

2.3.2解微分方程的数字滤波特性分析

2.4噪声水平控制的变窗长微分方程算法

2.4.1算法变数据窗的原理

2.4.2最小二乘法计算电流的噪声水平

2.5本章小节

第三章ATP仿真试验及结果分析

3.1电磁暂态分析软件ATP简介

3.2仿真模型的建立

3.2.1模型各组成部分

3.2.2仿真线路模型参数

3.2.3各种故障仿真模型

3.3仿真计算编程工具MATLAB

3.3.1 MATLAB的简介

3.3.1 MATLAB的特点

3.4仿真结果的处理与分析

3.4.1仿真数据的处理

3.4.2仿真结果分析

3.5本章小结

第四章结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢