先進電力故障錄波監(jiān)測系統(tǒng)和精確故障定位研究.pdf

1、電網(wǎng)互聯(lián)和市場競爭機制的引入，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提出了更嚴峻的挑戰(zhàn)。研究和實現(xiàn)穩(wěn)態(tài)和動態(tài)過程的不間斷記錄及同步測量，便于大范圍、長過程和發(fā)展性故障的分析，有利于提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。采用雙端電氣量和小波分析工具，研究精確故障定位，對于快速排除故障，提高供電可靠性，具有重要的理論價值和實際意義。本文對電力故障錄波監(jiān)測新技術(shù)、輸電線路精確測距算法以及小電流接地選線等問題進行了深入研究，主要研究工作和取得的成果如下： 研究

2、設(shè)計了新型故障錄波監(jiān)測系統(tǒng)的硬件平臺和軟件平臺。硬件平臺采用先進的ETX嵌入式模塊化CPU、32位浮點數(shù)字信號處理器TMS320C32、大規(guī)模CPLD、分層分布式多CPV并行技術(shù)以及GPS同步時鐘技術(shù)；軟件平臺采用嵌入式實時操作系統(tǒng)OSII和QNX。所設(shè)計和開發(fā)的新型故障錄波監(jiān)測系統(tǒng)，具有高速數(shù)據(jù)采集、大容量數(shù)據(jù)存儲、同步采樣、分析計算功能強大、可靠性高、抗干擾能力強、數(shù)據(jù)遠傳和配置靈活等特點。 在新型錄波監(jiān)測系統(tǒng)中，采用了多種

3、先進技術(shù)，并進行集成創(chuàng)新。嵌入式一體化工業(yè)級設(shè)計技術(shù)，不僅提高錄波可靠性，而且提高了數(shù)據(jù)吞吐能力和處理能力；采用了頻率自動跟蹤和同步相量測量技術(shù)，模擬通道誤差矢量校正技術(shù)，有效提高了在不同區(qū)間范圍的測量精度，滿足電力系統(tǒng)廣域測量和穩(wěn)定性分析的要求；實現(xiàn)了穩(wěn)態(tài)和動態(tài)過程的記錄與統(tǒng)一分析，為分析大范圍、長過程和發(fā)展性的故障提供了依據(jù)；發(fā)展了基于補償原理的單端故障測距技術(shù)，保證故障后準確及時地進行故障定位。 單端測距存在難以克服的原理

4、性誤差，因此發(fā)展了雙端測距算法，用以提高測距精度?；谳旊娋€路的分布參數(shù)模型，利用故障后輸電線路兩端的電壓和電流的正序和負序分量，根據(jù)冗余方程，按照最小二乘原理，采用牛頓法迭代求解故障距離和非同步測量誤差。測試結(jié)果表明，算法具有很高的測距精度，收斂性能良好。通過仿真輸電線路參數(shù)對測距精度的影響，說明了輸電線路參數(shù)的準確性是影響測距精度的重要因素。為了消除線路參數(shù)不確定性對測距精度的影響，提出了基于參數(shù)估計的自適應雙端測距算法。充分利用故

5、障前后的錄波數(shù)據(jù)，基于輸電線路的分布參數(shù)模型，利用故障前的正序分量、故障后的正序和負序分量寫出測距的冗余方程，將線路的正序參數(shù)連同故障距離和非同步誤差都作為未知量來求解，從而實現(xiàn)了自適應參數(shù)變化的雙端測距算法，從原理上克服了現(xiàn)場實際因素造成的線路參數(shù)不準確或變化對測距結(jié)果的影響。仿真試驗、動模實驗和實際運行結(jié)果表明，該算法達到了很高的測距精度。 在深入分析小電流接地系統(tǒng)單相接地故障機理和特征的基礎(chǔ)上，提出了基于小波變換模極大值奇

6、異性檢測原理的接地故障選線新判據(jù)。以更充分、更準確的提取信號奇異性信息為出發(fā)點，利用小波對暫態(tài)突變信號或微弱變化信號處理上的優(yōu)勢，彌補了以往傳統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)信號原理和原有小波選線方法的不足，增強了抗干擾能力。從傳統(tǒng)頻譜分析的角度，探討了頻譜中某一頻帶信號近似能量的描述和信號小波變換后相應尺度上的模極大值信息之間的內(nèi)在聯(lián)系，為小波選線新判據(jù)中尺度的選擇提供理論依據(jù)。大量仿真結(jié)果表明該方法適合于不同接地方式的小電流接地系統(tǒng)，具有更高的可靠性和準確

7、性。 將二維小波分析應用于小電流接地系統(tǒng)單相接地故障選線中，提出了一種接地故障選線的新方法。通過Hilbert變換將零序電流表示成解析信號的形式，用解析信號的實部和虛部構(gòu)成二維變量，選擇Harr小波和適當?shù)臄?shù)據(jù)窗，對各線路的零序電流進行分析，根據(jù)故障線路和非故障線路變換后故障瞬間所表現(xiàn)出的模值極性關(guān)系的不同，選出故障線路。對不同長度故障線路、不同故障時刻、不同故障位置、不同過渡電阻、不同故障類型等各種情況的仿真結(jié)果表明，該方法能夠