T型输电线路精确故障定位算法研究

摘要

高压输电线路是组成电力系统的重要部分，其担负着输送电能的重要任务。随着电力系统的不断发展，T型输电线路在高压电力网中的应用也变得更加广泛。T型输电线路一般应用于500kV及以上的电压等级，如果其发生故障，快速、准确的定位故障不但可以缩短恢复供电时间，而且能减少因为停电而产生的经济损失，对电力系统的可靠、安全运行有着极为重要意义。论文所做的主要工作如下:
　　对影响工频法测距精度的因素进行了分析。在分布参数模型下，推导了均匀输电线路的频域方程。在发生三相非对称故障时，通过相模变换实现三相的解耦。采用全波傅式算法，从含有大量谐波分量的电压、电流故障暂态分量中提取基波分量。
　　给出了基于三端工频数据的T型输电线路测距算法，该算法需要首先判别故障所在支路，然后求解故障距离。同时，针对可能存在的三端采样数据不同步的情况，推导出了利用故障发生时刻前一个周波数据来求解不同步角的公式。输电线路的参数值会随外界环境而变化，从而影响测距的精度，鉴于此，提出了对线路参数进行修正的算法。通过迭代计算，求出线路实时的波阻抗和传播系数，从而对给定的参数值进行修正。仿真表明，该方法能精确反映输电线路的实时参数，并能够明显提高测距精度，具有一定的应用价值。给出了基于分支长度与故障距离相对关系的T型线路故障测距算法，该算法不需要首先判别故障支路就可以直接进行测距，具有一定的优越性。
　　介绍了输电线路行波基本理论与小波变换。分析了行波的传输特性和测距原理，以及时间、波速和线路长度参数对测距精度的影响。同时给出了利用小波变换对故障行波奇异点进行提取的方法。给出了基于线性方程组解的T型线路行波测距算法，该算法不需要事先判别故障支路，直接可以利用方程组的解实现故障测距。与单端行波法和需要分支判别的行波法相比，有很强的优越性，比工频法的测距精度更高。同时，针对噪声及故障发生时刻电压瞬时值过低而导致的波头无法识别的情况，提出了基于多传感器的组合测距算法。该算法能够充分利用多种采样数据，根据实际情况确定加权系数，克服了单一数据源的不足。仿真表明，这是一种简单实用的方案，具有很高的可靠性。

目录

声明

致谢

摘要

序言

1 引言

1．1 课题研究的背景意义及研究现状

1．2 输电线路的故障类型和对测距装置的要求

1．3 故障测距算法的分类

1．4 T型输电线路测距算法的比较与选择

1．5 本文的主要研究内容

2 T型线路故障定位相关原理分析

2．1 基于工频数据的T型线路故障定位原理分析

2．1．1 采用工频法时测距精度的影响因素分析

2．1．2 T型输电线路的分布参数模型

2．1．3 三相输电线路的解耦

2．1．4 全波傅式滤波算法

2．2 行波法的测距原理分析

2．3 行波传输特征分析

2．3．1 无损导线的波过程

2．3．2 行波的折反射特性

2．4 三相线路的相模变换

2．5 测距精度的影响因素分析

2．6 行波信号的奇异点检测

2．6．1 小波变换理论

2．6．2 多分辨分析与Mallat算法

2．6．3 小波变换模极大值与信号奇异性间的相对关系

2．7 本章小结

3 基于工频量的T型线路故障测距算法研究

3．1 基于故障支路判别的T型输电线路故障测距

3．1．1 不同步角的处理

3．1．2 故障分支的判别与故障距离的求解

3．2 定参数法与实时参数法的原理分析与Matlab仿真

3．2．1 定参数时不同故障类型和过渡电阻下的测距结果分析

3．2．2 实时参数时T型线路参数的在线计算

3．2．3 给定参数和在线计算参数下的测距结果比较分析

3．3 基于分支长度与故障距离相对关系的T型线路故障测距

3．4 本章小结

4 基于线性方程组解的T型线路行波测距算法

4．1 基于单端和分支判别的三端行波测距

4．2 基于三端行波数据的故障测距方法研究

4．2．1 弧垂和转角对测距精度的影响分析

4．2．2 现场线路实际波速的测量

4．3 基于线性方程组解的T型线路行波测距算法研究

4．4 仿真分析

4．5 故障分析法与行波法测量精度的比较分析

4．6 本章小结

5 T型线路多传感器组合测距算法研究

5．1 白噪声及其对线路行波测距的影响分析

5．2 含噪声时的仿真分析

5．3 多传感器组合测距算法研究

5．4 仿真验证及分析

5．5 本章小结

6 结论与展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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