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电力系统包括发电、输电、配电、用电等部分,其中输电线路作为输电部分的载体,对整个电力系统的安全稳定运行有重要意义。在发生故障后快速可靠地切除故障线路,对线路进行故障测距,准确地找到故障点并及时修复线路,这对整个电力系统的安全稳定和经济运行有重要作用。
输电线路发生故障后,从故障点产生的向线路两端传播的暂态行波中包含着故障距离信息。采集该暂态行波,通过信号处理手段对行波信号进行分析,能够从信号中提取出所需信息,实现输电线路故障点的精确定位。
本文对行波法在高压输电线路故障测距中的应用进行了研究,主要研究内容如下:
(1)介绍了高压输电线路故障测距的现状和行波基本理论,研究了行波法进行故障测距时涉及到的具体问题,包括线路相模解耦,母线接线方式对行波传递的影响,波速对行波测距方法的影响。
(2)研究了行波故障测距中几种信号处理方法,提出了将能量比函数法应用在输电线路行波故障测距中,该方法从能量的角度分析行波,能有效抑制环境干扰,放大有效信号突变程度,便于实现故障点定位,而且计算量较小。详细分析了时间窗宽T的选取对能量比法应用的影响,并通过仿真验证其在A型和D型测距原理中应用的可行性和优越性。
(3)小初相角故障作为影响行波测距精度的因素之一,对其进行了研究。分别用三种信号处理方法,对小初相角故障进行分析,研究发现相关法对信号的突变幅值有较高要求,所以在小初相角故障难以适用;小波分析法和能量比函数法都能够灵敏的识别信号微弱的突变,能够在小初相角故障中应用。在干扰的影响下,分别通过改变小波分析法的尺度和能量比法的时间窗参数,可以达到更好的抗干扰效果,并将测距效果做出对比,得出一些有用的结论。
(4)雷击输电线路是另一个影响输电线路行波故障测距的因素,本文详细分析了雷击输电线路的各种情况,并从保护的角度分析了雷击对行波测距的影响和需要分析的各情况,制定分析流程,从识别和定位两个方面研究雷电波对行波测距的影响。针对分析流程中的普通短路故障识别,提出了斜率极值法和改进的非故障相能量法;提出电压相关分析法进行故障性雷击中故障点和雷击点位置的识别,并利用该方法分析行波在线路上的传递,得到故障点定位的具体方法,通过ATP-EMTP仿真验证方法的正确性,最后进行了雷击测距中的误差分析。