利用故障行波固有頻率的單端行波故障測(cè)距法.pdf

1、行波故障測(cè)距法按所需故障信息可分為單端和雙端實(shí)現(xiàn)方法，雙端法不依賴(lài)行波在線路上的多次反射現(xiàn)象因此可靠性和計(jì)算精度較高，但同時(shí)它的成本較高。單端行波測(cè)距法由于僅需單端信息，不需時(shí)鐘同步設(shè)備和通訊設(shè)備，與雙端法相比在經(jīng)濟(jì)性上有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，但現(xiàn)有的單端測(cè)距實(shí)時(shí)算法可靠性較差，因此單端行波測(cè)距法是行波測(cè)距的研究熱點(diǎn)之一。 本文提出了一種僅利用單端行波的頻率信息進(jìn)行精確故障定位的新方法。與傳統(tǒng)的基于電報(bào)方程的行波分析方法不同，本論文把有

2、損的均勻傳輸線等效為多端口網(wǎng)絡(luò)，兩端相連的電力系統(tǒng)等效為集總電路，然后把它們當(dāng)作一個(gè)整體建立數(shù)學(xué)模型。在這個(gè)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上推導(dǎo)輸電線端點(diǎn)處的電流和電壓在拉普拉斯域的函數(shù)表達(dá)式，然后由函數(shù)表達(dá)式的特征公式可以得到行波函數(shù)的極點(diǎn)與線路長(zhǎng)度、邊界條件三者的數(shù)學(xué)關(guān)系。另一方面，各個(gè)極點(diǎn)的位置(在本文中統(tǒng)一稱(chēng)為行波固有頻率)與對(duì)行波波形進(jìn)行頻譜分析得到的各個(gè)頻率峰值點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)。于是在線路參數(shù)已知的條件下，利用適當(dāng)?shù)念l譜估計(jì)方法提取行波的固有頻率(

3、一般采用主成分)，結(jié)合邊界條件即輸電線終端連接的系統(tǒng)等效阻抗即可精確計(jì)算形成固有頻率的兩個(gè)反射點(diǎn)之間的線路長(zhǎng)度，對(duì)故障行波固有頻率兩個(gè)反射點(diǎn)之間(一端為本端母線，另一端為故障點(diǎn))的線路長(zhǎng)度就是故障距離。 從理論上推導(dǎo)了單相或多相線路、無(wú)損或有損輸電線、線路參數(shù)與頻率無(wú)關(guān)或相關(guān)等多種情況下故障行波固有頻率與線路長(zhǎng)度、邊界條件三者的數(shù)學(xué)關(guān)系，使理論基礎(chǔ)完善。然后討論了新算法的實(shí)現(xiàn)必須考慮的幾方面問(wèn)題： 首先研究了算法在不同故

4、障方式下的實(shí)現(xiàn)方法及其適用性。在此基礎(chǔ)上對(duì)單相接地故障時(shí)的“模混雜”現(xiàn)象從理論分析和仿真計(jì)算兩方面出發(fā)進(jìn)行了分析。提出了提高計(jì)算精度的新算法。 研究了對(duì)故障行波固有頻率主成分進(jìn)行頻率估計(jì)的方法。對(duì)傳統(tǒng)頻域頻率變換方法、時(shí)頻域方法和基于諧波模型的頻譜估計(jì)方法在提取故障行波固有頻率主成分應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比分析。 討論了不同的母線結(jié)構(gòu)對(duì)算法的影響。母線結(jié)構(gòu)的變化將引起行波波頭形狀的變化和頻譜上干擾頻率的產(chǎn)生，前者不會(huì)對(duì)固