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1、特高壓交流和直流輸電線路 故障測(cè)距研究主要內(nèi)容課題研究背景輸電線路模型及沿線電壓分布方程消除故障暫態(tài)影響的線性化相量濾波算法基于粒子群-最小二乘混合算法的雙端故障測(cè)距頻域算法線路參數(shù)自適應(yīng)的雙端故障測(cè)距時(shí)域算法結(jié)合行波特性的直流線路雙端非同步故障測(cè)距時(shí)域法結(jié)論§1課題研究背景特高壓輸電的前景國(guó)家電網(wǎng)公司決心加快建設(shè)由1000kV級(jí)交流和±800kV級(jí)直流構(gòu)成的特高壓網(wǎng)架，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置，保障國(guó)家能源安全。20世紀(jì)60年代以來(lái)，美、蘇、意、日等國(guó)先后制定了特高壓輸電計(jì)劃，對(duì)特高壓輸電可能產(chǎn)生的工程問(wèn)題進(jìn)行了大量研究，并取得重要進(jìn)展。目
2、前，我國(guó)西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)的格局已經(jīng)初步形成。云廣特高壓直流工程是世界上第一個(gè)±800kV直流輸電工程，是我國(guó)乃至世界電力工程史上的重大突破。特高壓輸電系統(tǒng)越來(lái)越受人們關(guān)注。故障測(cè)距的重要性當(dāng)輸電線路發(fā)生故障后，準(zhǔn)確的故障定位，有效提高輸電線路運(yùn)行的可靠性；減少因停電造成的重大綜合損失；減輕人工巡線的勞動(dòng)強(qiáng)度；因此，輸電線路的故障測(cè)距對(duì)及時(shí)修復(fù)線路，保證可靠供電，保證整個(gè)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起著十分重要的作用。故障測(cè)距方法的分類按測(cè)距原理故障分析法和行波法按所需信息來(lái)源單端法和雙端法按分析域頻域法和時(shí)域法按采用的線
3、路模型集中參數(shù)模型法和分布參數(shù)模型法特高壓輸電線路故障測(cè)距的特殊性特高壓線路具有傳輸容量大、輸送距離長(zhǎng)、波阻抗小、分布電容大等自身特點(diǎn)，其故障暫態(tài)過(guò)程更為復(fù)雜，衰減非周期分量的衰減時(shí)間更長(zhǎng)；對(duì)于行波法測(cè)距，故障行波在超長(zhǎng)線路上傳播，受行波色散和衰減的影響，故障行波波頭的畸變將更嚴(yán)重；特高壓輸電線路故障測(cè)距現(xiàn)存的主要問(wèn)題頻域法受故障暫態(tài)衰減直流分量的影響，利用傳統(tǒng)的相量濾波算法較難獲取準(zhǔn)確的故障暫態(tài)工頻相量。另外，當(dāng)考慮參數(shù)不確定性和雙端數(shù)據(jù)不同步時(shí)，如何準(zhǔn)確可靠地求解多維非線性故障測(cè)距觀測(cè)方程成為問(wèn)題。時(shí)域法受高頻分量和線路參數(shù)頻變特
4、性的影響較大，對(duì)兩端數(shù)據(jù)同步性有較高的要求，若考慮線路參數(shù)不確定性及雙端不同步的影響，時(shí)域故障觀測(cè)方程的求解必然受到更大的挑戰(zhàn)，算法的計(jì)算精度和穩(wěn)定性難以滿足要求。特高壓輸電線路故障測(cè)距現(xiàn)存的主要問(wèn)題直流輸電線路故障測(cè)距采用的是雙端行波法，傳輸距離超長(zhǎng)，受行波色散與衰減的影響更為嚴(yán)重，尤其在高阻接地故障情況下，難以獲取行波到達(dá)兩端準(zhǔn)確時(shí)刻而出現(xiàn)較大誤差。兩端數(shù)據(jù)的同步性和行波波速的不確定性對(duì)雙端行波測(cè)距亦有較大影響。綜上所述，現(xiàn)有的故障測(cè)距算法在準(zhǔn)確性、可靠性等方面未能滿足特高壓交流和直流輸電線路的要求。本文主要研究工作輸電線路模型及
5、沿線電壓分布方程提出一種能濾除衰減直流分量的相量濾波新算法采用所提相量濾波算法，提出基于粒子群-最小二乘混合優(yōu)化算法的頻域法故障測(cè)距方法線路參數(shù)自適應(yīng)的雙端故障測(cè)距時(shí)域算法提出雙端同步的參數(shù)自適應(yīng)故障測(cè)距時(shí)域法提出雙端非同步的參數(shù)自適應(yīng)故障測(cè)距時(shí)頻域算法結(jié)合行波特性的直流線路雙端非同步故障測(cè)距時(shí)域法§2輸電線路模型及 沿線電壓分布方程輸電線路穩(wěn)態(tài)模型圖2-1所示電路可列寫微分方程長(zhǎng)線方程穩(wěn)態(tài)解為：其中Zc為特征阻抗，γ為傳播常數(shù)單根無(wú)損線路暫態(tài)等值電路分布參數(shù)線路的波過(guò)程轉(zhuǎn)化為僅含電阻和電流源的集中參數(shù)電路單根無(wú)損線路暫態(tài)等值電路可得
6、出兩端電流和電壓的時(shí)域關(guān)系由此，t時(shí)刻k端的電壓和電流波分別為t-τ時(shí)刻始發(fā)于j端的前行波和t+τ時(shí)刻到達(dá)于j端的反行波之疊加。集中電阻分布參數(shù)Bergeron傳輸線路模型Bergeron輸電線路沿線電壓分布式當(dāng)rl/4<7、時(shí)域法更為有效，頻域法需要借助如離散化傅氏變換（DFT）等相量濾波算法提取工頻相量，對(duì)時(shí)窗要求較長(zhǎng)。特高壓電網(wǎng)對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作的快速性有更高要求，受衰減直流分量影響，故障暫態(tài)下相量濾波算法的精度決定了頻域法故障測(cè)距的準(zhǔn)確性。而目前相量濾波算法在滿足繼電保護(hù)動(dòng)作快速性前提下，必然犧牲一定的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性；不能滿足故障測(cè)距的高精度要求，因此頻域法故障測(cè)距的推廣受到限制。因此，提出一種不受衰減直流分量影響的高精度的相量濾波算法，從根本上解決頻域法故障測(cè)距的問(wèn)題?？朔p非周期分量影響的傳統(tǒng)方法差分傅氏算法在一定程度上抑制了衰減直流分量；不能完
8、全濾除，且增強(qiáng)了高頻分量的響應(yīng)。交流采樣快速算法計(jì)算量較小、計(jì)算速度快，理論上能完全濾除衰減直流分量；存在對(duì)噪聲敏感和穩(wěn)定性低的問(wèn)題，且算法的相頻特性較差，不利于故障暫態(tài)環(huán)境下對(duì)精度要求較高的故障測(cè)距應(yīng)用。最小二乘濾波算
