架空线路故障测距新方法与故障类型诊断特征量的研究

摘要

随着国民经济的快速发展，社会用电量持续增加，电力系统也得到快速发展。高压输电线路的输电容量不断提高，输送电压等级持续攀升，跨地区的长距离高压输电线路日益增多。在电力系统的各组成部分中，输电线路覆盖面积最大且工作条件最恶劣，受各种各样自然条件的影响，其故障发生率是电力系统所有设备中最高的。及时准确的判断故障的原因，找到故障点，对线路进行修复或采取有针对性的预防性措施对保障输电线路的安全可靠运行有重要意义。
　　本文提出了构造等效面积的方法计算考虑邻近效应和趋肤效应的影响的分裂导线交流电阻，构造了随分裂导线几何尺寸、相对位置变化的等效面积序列通用解析计算式。提出了一种动态自适应测距方法，以故障位置和等效正序参数的交叉搜索的方式，实现完全闭环的动态自适应测距。该方法综合考虑了实际输电线路的非线性和一定的不确定性。它的故障距离是沿全线路扫描，对不确定性系统动态寻优搜索出来的，因而具有较高的准确性和较强的抗干扰能力，具有一定的智能特征。本文提出了以故障点处对地等效电阻为特征量诊断故障点处的线路状况的方法。以一种人为构造的突出主要特征的压缩式特征量的大小综合反应电压、电流的大小，反映故障点处的绝缘状况。仅在单相接地故障时对应实际的故障过渡电阻但却可以有效地反映故障点处的绝缘状况和故障状态。故障类型诊断特征量随时延因子的各相统计矩阵，从概率分布的角度指示相地、相间的故障类别。
　　对于提出的动态自适应测距方法及表征故障类型的特征量，本文进行了仿真和现场数据验证，验证结果与设定和实际故障位置和类型一致，初步证实了本文提出的输电线路故障诊断方法的准确性、有效性和可靠性。
　　本文提出的动态自适应测距方法的最大突破，就是跳出了从确定性方程中求解故障点的传统思维。以实测的线路参数为基础，边测距、边校核等效正序参数，实现了一种闭环的测距方法。它的故障距离不是从确定性方程中解出来的，而是沿全线路扫描，对不确定性系统动态寻优搜索出来的，因而具有较高的准确性和可靠性，并具有一定的智能特征。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 输电线路故障测距的研究意义

1．2 本文的主要工作

第2章 故障测距的主要方法

2．1 阻抗法

2．2 故障分析法

2．3 行波法故障测距的分析

2．4 冲击电晕对故障测距的影响分析

第3章 架空输电线路的正序参数诊断方法

3．1 研究正序参数诊断方法的意义

3．2 邻近效应与趋肤效应对分裂导线电流分布的影响

3．3 表征分裂导线考虑趋肤效应和邻近效应的等效面积序列

3．4 单根实心导线大尺度下不同频率范围的交流电阻

3．5 单根截面圆环状导线考虑趋肤效应的交流电阻和内自感

3．6 基于实测正序电阻的交流电阻、内部温度和内自感的计算方法

3．7 基于实测正序电抗的测试导线自几何均距计算方法

3．8 分裂导线电阻计算及趋势分析

3．8．1 单根实心导线

3．8．2 二分裂导线

3．8．3 四分裂导线

3．9 正序阻抗方法的计算结果与实际测试线路阻抗的对比

3．10 小结

第4章 高压架空输电线路动态自适应故障测距方法

4．1 动态自适应故障测距方法

4．1．1 动态自适应故障测距方法的主要内容

4．1．2 线路初始参数集的构造方法

4．1．3 测距初值的估算方法

4．1．4 线路参数的动态校正方法

4．1．5 故障测距的具体实施方法

4．1．6 闭环自适应测距方法

4．2 测距方法的仿真验证

4．2．1 单相低阻接地故障的仿真验证

4．2．2 单相高阻接地故障的仿真验证

4．2．3 单相变电阻接地故障的仿真验证

4．2．4 相间故障的仿真验证

4．2．5 跨线故障的仿真验证

4．3 测距方法的现场数据验证

4．3．1 广东电网案例1的验证

4．3．2 广东电网案例2的验证

4．4 小结

第5章 故障点处电压电流状态与故障类型识别的特征参数

5．1 故障点处电压电流的计算方法

5．1．1 故障线路零序和零序耦合参数的校正方法

5．1．2 故障点处的电压和电流的计算方法

5．2 故障点处故障类型识别的特征参数

5．3 特征参数故障类型诊断方法的仿真验证

5．3．1 单相低阻接地故障的仿真验证

5．3．2 单相高阻接地故障的仿真验证

5．3．3 单相变电阻接地故障的仿真验证

5．3．4 相间故障的仿真验证

5．3．5 双回线跨线故障的仿真验证

5．4 特征参数故障类型诊断方法的现场数据验证

5．4．1 广东电网案例1的验证

5．4．2 广东电网案例2的验证

第6章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢

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