暫態(tài)信號(hào)小波分析系統(tǒng)開發(fā)及皆振波系統(tǒng)故障選線研究.pdf

1、電力暫態(tài)信號(hào)反映了系統(tǒng)深層次的故障信息?；跁簯B(tài)信號(hào)的配網(wǎng)故障選線方法利用故障暫態(tài)分量幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)分量的特點(diǎn),具有更高的可靠性；基于暫態(tài)信號(hào)的選相元件動(dòng)作速度更快、保護(hù)裕度更大；基于暫態(tài)信號(hào)的測距原理受線路參數(shù)、故障工況的影響更小且測距精度更高?，F(xiàn)有基于小波變換與暫態(tài)信號(hào)的各種保護(hù)、故障定位原理已得到充分論證,相關(guān)研究正逐步走向應(yīng)用裝置開發(fā)的階段。
　　 在此大背景下,本文第一部分依據(jù)本研究室的理論特色與設(shè)備基礎(chǔ),基于Lab

2、Windows／CVI虛擬儀器開發(fā)軟件、NIPCI-6133高速同步數(shù)據(jù)采集卡、Appollo150工控機(jī)開發(fā)了電力暫態(tài)信號(hào)小波分析系統(tǒng)。系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)暫態(tài)信號(hào)的高速采集、故障選線、故障選相及故障測距功能,劃分為相應(yīng)的4大模塊:數(shù)據(jù)采集模塊借助NIDAQmx工具,采用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)；故障選線模塊利用小波變換提取各線路零序電流行波信號(hào)的幅值與極性特征實(shí)現(xiàn)；故障選相模塊實(shí)現(xiàn)了基于故障暫態(tài)量與基于行波的選相方法,兩種方法可實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)；故障測距模塊通

3、過小波變化模極大值精確確定行波信號(hào)的到達(dá)時(shí)刻,實(shí)現(xiàn)了A型單端與D型雙端故障測距算法。利用三相標(biāo)準(zhǔn)源及35kV配電網(wǎng)、500kV輸電網(wǎng)仿真模型仿真的故障樣本對(duì)系統(tǒng)各模塊的性能進(jìn)行了測試分析。所有測試結(jié)果表明各模塊的功能是完備的,達(dá)到了預(yù)期效果。該系統(tǒng)可作為教學(xué)、科研實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并有望應(yīng)用于現(xiàn)場,實(shí)現(xiàn)小波分析工具實(shí)用化。
　　 由于暫態(tài)信號(hào)受故障時(shí)刻、過渡電阻等諸多因素的影響,呈現(xiàn)出局部性、隨機(jī)性和非平穩(wěn)性等特點(diǎn)。依據(jù)暫態(tài)信號(hào)實(shí)現(xiàn)的保

4、護(hù)原理不具備普適性,尤其是在配電網(wǎng)中,由于接地電阻等因素的影響,系統(tǒng)的暫態(tài)過程可能很不明顯,基于暫態(tài)信號(hào)實(shí)現(xiàn)的選線方法可能失效。實(shí)際中配網(wǎng)選線困難特別是諧振接地(NES)系統(tǒng)選線困難的問題一如既往地存在,選線裝置退出率高。鑒于此,本文第二部分研究了NES系統(tǒng)在不同故障工況下的暫態(tài)電流及其頻譜特征,用以評(píng)估暫態(tài)法的適用性。依據(jù)NES系統(tǒng)單相接地故障暫態(tài)等值電路,從理論上詳細(xì)分析了故障電阻變化時(shí),系統(tǒng)暫態(tài)特性的變化情況:在故障電阻較小時(shí)系統(tǒng)

5、處于欠阻尼狀態(tài),隨著故障電阻的增大,系統(tǒng)進(jìn)入過阻尼狀態(tài),故障電阻進(jìn)一步增加,系統(tǒng)又將過渡到欠阻尼狀態(tài)。建立了NES系統(tǒng)仿真模型,仿真分析了電纜的引入、故障角、故障電阻、故障距離變化時(shí),系統(tǒng)暫態(tài)零序電流及其頻譜特征的變化規(guī)律。仿真結(jié)果表明:電纜線路的引入將使暫態(tài)電流頻譜主成分向低頻段移動(dòng)；各線路暫態(tài)電流頻譜主成分所在頻帶在故障點(diǎn)距離線路首端時(shí)將可能不一致；暫態(tài)電流的頻譜對(duì)各種故障工況反應(yīng)敏感,暫態(tài)選線方法在故障電阻較大時(shí)將可能失效。

6、>　　 既然基于故障穩(wěn)態(tài)量與故障暫態(tài)量的選線方法各有優(yōu)缺點(diǎn),如若融合穩(wěn)態(tài)法與暫態(tài)法,實(shí)現(xiàn)二者優(yōu)勢互補(bǔ),有望最終解決NES系統(tǒng)選線難題。從此點(diǎn)出發(fā),論文第三部分研究了基于DS證據(jù)理論的融合故障選線方法。構(gòu)造了基于穩(wěn)態(tài)量的5次諧波故障測度(FHD),基于暫態(tài)量的暫態(tài)能量故障測度(TED)以及基于特征頻帶內(nèi)小波包分解系數(shù)相關(guān)性的故障測度(CFCD)。依據(jù)所建立的諧振接地系統(tǒng)模型對(duì)各個(gè)故障測度的適應(yīng)性進(jìn)行了仿真分析,仿真表明:高阻故障情況下,

7、FHD與CFCD表現(xiàn)效果很差,而TED仍具備很高的選線正確率。隨后,依據(jù)各故障測度分配了各對(duì)應(yīng)證據(jù)的基本可信度,提出了一種基于動(dòng)態(tài)絕對(duì)可信度(DAC)的證據(jù)融合方法。該方法以基于母線零序電流定義的暫態(tài)因子來表征系統(tǒng)接地電阻的大小,進(jìn)而動(dòng)態(tài)分配各證據(jù)的絕對(duì)可信度,達(dá)到了合理分配證據(jù)沖突的目的。利用故障樣本與建立的電弧模型對(duì)所提證據(jù)融合方法與傳統(tǒng)證據(jù)融合方法的效果進(jìn)行了對(duì)比分析,結(jié)果表明基于DAC的融合方法較傳統(tǒng)證據(jù)組合規(guī)則在各種工況下均具