基于線路雷電流波形特征的雷擊故障定位及雷電參數(shù)反演研究.pdf

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1、基于線路雷電流波形特征的雷擊故障定位及雷電參數(shù)反演研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：吳昊指導(dǎo)教師：姚陳果教授專業(yè)：電氣工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院二O一四年五月 ResearchontheLightningFaultLocationofTransmissionLineandParametersInversionMethodBasedontheLightningCurrentWaveformCharacteristicsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmento

2、ftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByWuHaoSupervisedbyProf.YaoChenguoSpecialty:ElectricalEngineeringSchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2014 中文摘要摘要輸電線路延綿千里，線路走廊地形復(fù)雜多變。統(tǒng)計資料表明，我國由雷擊引起的線路跳閘次數(shù)占運(yùn)行總跳閘次數(shù)的40%-70%，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行。傳統(tǒng)人工巡線方

3、式查找雷擊故障點(diǎn)費(fèi)時費(fèi)力，可能造成長時間的供電中斷，給國民經(jīng)濟(jì)造成了極大損失。目前我國主要依據(jù)固定雷電參數(shù)進(jìn)行防雷設(shè)計，缺少地形地貌、桿塔結(jié)構(gòu)等因素的考慮，無法準(zhǔn)確反映線路防雷性能。因此深入研究輸電線路雷擊定位、雷電波傳播及參數(shù)反演技術(shù)可為電網(wǎng)差異化防雷設(shè)計、雷擊事故快速修復(fù)、雷電預(yù)警等方面提供理論依據(jù)和研究基礎(chǔ)。針對本課題組設(shè)計的非接觸式雷電流在線監(jiān)測系統(tǒng)獨(dú)特測量方式，本文對傳統(tǒng)線路故障測距單端法、雙端法進(jìn)行改進(jìn)，建立了新型輸電線路雷擊定位方法。根據(jù)監(jiān)測點(diǎn)處暫態(tài)電流初始行波到達(dá)時刻和極性確定線路雷擊區(qū)間范圍和折反射波來源，通過小波變換提取波頭時刻，選擇各

4、雷擊區(qū)間相應(yīng)公式進(jìn)行定位計算。仿真和實例結(jié)果表明，該方法定位誤差＜0.5%，比傳統(tǒng)測距精度更高；改進(jìn)型雙端法比改進(jìn)型單端法定位誤差更小，實用價值更高。在此研究基礎(chǔ)上，提出了輸電線路分布式雷擊故障定位方法。首先基于初始行波極性差異對繞擊未閃絡(luò)、單相繞擊閃絡(luò)和單相反擊三種雷擊類型進(jìn)行判斷。其次，根據(jù)各監(jiān)測點(diǎn)初始行波模極大值時刻和極性初步確定雷擊區(qū)間。對于繞擊情況，提出了基于行波時間窗口能量比值的閃絡(luò)故障判據(jù)及雷擊側(cè)、閃絡(luò)側(cè)區(qū)分方法。通過小波包變換提取波頭時刻，選擇各雷擊區(qū)間相應(yīng)公式進(jìn)行雷擊點(diǎn)和閃絡(luò)點(diǎn)定位計算。仿真結(jié)果表明，該算法比改進(jìn)型定位方法計算精度更高。分

5、別基于中心差分、前向和后向差分以及特征線的時域有限差分改進(jìn)算法建立了單相傳輸線模型，結(jié)合EMTP-ATP和Matlab軟件仿真，比較分析了各算法優(yōu)缺點(diǎn)。在時域中采用動態(tài)電容模擬沖擊電暈，在頻域中采用拉式變換模擬集膚效應(yīng)，建立了綜合影響因素下的非線性有損傳輸線模型，并通過仿真和實例對該算法準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗證。建立了綜合影響因素下的非線性有損傳輸線反演模型，仿真結(jié)果表明，該算法可以較好地模擬首端激勵波形，但電暈影響和集膚效應(yīng)造成的波頭幅值信息缺失難以通過算法恢復(fù)。針對工程實際應(yīng)用，研究分析了不同雷擊類型對應(yīng)的桿塔分流特性，總結(jié)歸納了不同幅值、不同雷電流源對桿塔分

6、流系數(shù)的影響規(guī)律。結(jié)合輸電線路雷擊定位結(jié)果，提出了雷擊點(diǎn)處參數(shù)反演計算方法。關(guān)鍵詞：輸電線路，雷擊定位，行波理論，時域有限差分，參數(shù)反演I 重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文II 英文摘要ABSTRACTTransmissionlinehasthelengthofthousandsofmilesandcomplicatedtopography.Accordingtothestatisticsdata,theproportionofthepoweroutagetimescausedbylightningstrokesaccountsfor40%-70%ofthetotal

7、inChina,whichseriouslyaffectsthesafety,reliabilityandstabilityofoperationforpowersystem.Thetraditionalwaytofindthelightningfaultspanartificiallyistime-consuming,whichwillcauseoutagesinsupplyandeconomiclosses.Atpresentthelightningprotectiondesignismainlybasedonthefixedlightningpara

8、meterswithoutconsideringtheinflue