电力工业论文_基于信号特征辨识的配电网馈线保

作者:网站采编
关键词:
摘要：文章目录 摘要 Abstract 第1章 绪论 1.1 选题背景与意义 1.2 配电网馈线保护的研究现状 1.2.1 多源供电配电网故障分析与馈线保护研究现状 1.2.2 配电网励磁涌流及馈线保护应对措施研究现状

文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 选题背景与意义

1.2 配电网馈线保护的研究现状

    1.2.1 多源供电配电网故障分析与馈线保护研究现状

    1.2.2 配电网励磁涌流及馈线保护应对措施研究现状

    1.2.3 配电网单相接地故障检测、选线与定位研究现状

1.3 研究对象与主要研究内容

    1.3.1 选题依据和研究对象

    1.3.2 主要研究内容和章节安排

第2章 基于DTW距离的有源配电网馈线区段差动保护

2.1 基于DTW距离的特征辨识与区段差动保护

    2.1.1 馈线区段差动保护构思

    2.1.2 DTW距离算法原理

    2.1.3 抗同步误差能力分析

2.2 DTW距离算法的适应性分析

    2.2.1 电机类DG接入下的适应性分析

    2.2.2 逆变类DG接入下的适应性分析

2.3 馈线区段差动保护实现方案

    2.3.1 启动时刻的确定

    2.3.2 基于DTW距离的保护判据

    2.3.3 保护的实现流程

2.4 仿真验证与分析

    2.4.1 仿真测试与验证

    2.4.2 抗同步误差能力测试

2.5 本章小结

第3章 多源供电闭环配电网故障辨识与馈线差动保护

3.1 双端馈线故障辨识与差动保护

    3.1.1 基于相位变化量的双端馈线故障辨识

    3.1.2 双端馈线差动保护实现步骤

    3.1.3 馈线差动保护方法的特性分析

3.2 三端馈线故障辨识与差动保护

    3.2.1 基于相位变化量的三端馈线故障辨识

    3.2.2 异步测量下保护算法的实现策略

    3.2.3 三端馈线差动保护实现步骤

3.3 仿真验证与分析

    3.3.1 仿真测试与验证

    3.3.2 可靠性分析与比较

3.4 本章小结

第4章 配电网励磁涌流辨识与馈线保护防误动方案

4.1 配电网励磁涌流分析

4.2 信号波形辨识与馈线保护防误动方案

    4.2.1 馈线保护防误动方案构思

    4.2.2 信号瞬时幅值与波形区段检测

    4.2.3 基于波形辨识的畸变剔除与重构

4.3 仿真测试与评估

    4.3.1 励磁涌流侵入空载馈线测试与评估

    4.3.2 励磁涌流侵入带负荷馈线的测试与评估

    4.3.3 饱和故障电流测试与评估

4.4 现场录波数据验证

4.5 本章小结

第5章 基于峭度与偏度的单相接地故障检测与选线

5.1 中性点非有效接地配电网单相接地故障分析

5.2 基于峭度与偏度的故障特征辨识与保护原理

    5.2.1 基于信号峭度的单相接地故障检测方法

    5.2.2 基于信号偏度的单相接地故障选线方法

5.3 仿真验证与分析

5.4 现场录波数据测试

    5.4.1 故障检测方法测试

    5.4.2 故障选线方法测试

5.5 本章小结

第6章 基于DTW距离的单相接地故障区段定位方法

6.1 基于DTW距离的信号差异性辨识与适应性分析

    6.1.1 故障点上下游信号差异性分析

    6.1.2 DTW距离算法的适应性分析

6.2 单相接地故障定位的实现方案

    6.2.1 故障定位判据

    6.2.2 故障定位流程

6.3 仿真验证与分析

    6.3.1 故障定位仿真测试

    6.3.2 误差耐受性测试与对比

6.4 RTDS建模测试与工程应用

    6.4.1 RTDS建模测试

    6.4.2 故障定位示范工程

6.5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读博士学位期间取得的研究成果

攻读博士学位期间发表的学术研究论文

攻读博士学位期间授权与公开的发明专利

附录B 攻读博士学位期间参与的主要科研项目

文章摘要:配电网作为电力系统中承担电能分配的关键环节,其安全性与可靠性至关重要。然而,我国配电网发展不充分、不完善,存在诸多安全风险。一方面,配电网网络架构薄弱,点多面广,馈线故障频发;另一方面,馈线自动化与智能化水平较低,故障检测与诊断能力弱,馈线保护动作正确率与故障定位准确率远低于输电线路。因此,研究新型有效的配电网馈线保护技术,既有其重要性,又有其迫切性。本文在国家自然科学基金项目、国网科技项目等科研项目资助下,围绕实际工程背景下的馈线保护需求,探究了系列针对性强的信号特征参量与特征辨识方法,将其引入配电网馈线保护,提出了具体的动作判据和保护流程,并分析了算法适应性,实施了可靠性测试与示范工程等。主要研究内容和创新点如下:1)针对馈线上未安装电压互感器、馈线终端（Feeder Terminal Unit,FTU）通信实时性较差、时间同步能力较弱等工程背景,提出了一种有源配电网馈线区段差动保护方法。利用突变量启动算法,触发馈线区段边界上各FTU相互交换故障电流采样数据;然后利用动态时间弯曲（Dynamic Time Warping,DTW）距离作为信号特征参量,对馈线区段的运行状态进行辨识,构建区段差动保护判据。此外,对所提算法应用于有源配电网的适应性进行了分析。所提保护方法在启动算法与抗同步误差能力强的DTW算法的配合下,可适应上述工程背景,可应用于分布式电源高度渗透的含多分支馈线的有源配电网。仿真测试证明了所提方法的有效性;数据不同步测试验证了所提方法的优越性。2)针对多电源联合供电闭环配电网中故障潮流双向流动与潮流方向鉴别元件缺失之间的矛盾,提出了基于相位变化量的故障辨识技术与馈线差动保护方法。在分析馈线故障前电流与故障后正序故障分量电流相位关系的基础上,推导了相位变化量在馈线不同运行状态下的差异性表现,并以相位变化量作为特征辨识参量,度量馈线上潮流流向的一致性特征,据此构建了馈线差动保护判据。针对保护装置异步测量情况与馈线电流变化情况分别进行分析,论证了所提保护方法的可靠性。该方法借助馈线上现有通信网络,在异步测量情况下即可实现保护功能,不需另行架设专用光纤通信通道;同时,也不需在馈线上加装电压互感器构建方向鉴别元件,便于其工程应用。大量仿真验证了所提保护方法的可靠性;此外,对比分析表明,该方法优于一些其它的馈线保护方法。3)为应对配电网励磁涌流容易导致馈线保护误动作的问题,提出了一种基于波形辨识的馈线电流畸变剔除与波形重构方法,并构建了相应的馈线保护防误动方案。通过最小二乘法求取馈线电流的瞬时幅值,在时域上对信号波形进行分段;然后,利用区段边界梯度变化率等参量进行波形辨识,识别、剔除励磁涌流所产生的波形畸变区段,并利用未畸变区段实现波形重构。为排除CT饱和的干扰,在波形辨识环节增加了CT饱和电流辨识功能,能够同时剔除CT饱和电流波形中的畸变区段。不同运行状态下的仿真评估及实际录波数据测试均验证了所提方案的有效性。相对于已有的励磁涌流辨识与闭锁方法,所提方案既能识别混叠在馈线电流中的励磁涌流,又能抵制CT饱和电流干扰;并且,无须闭锁保护,不会导致保护的中断或延时,为应对励磁涌流提供了新思路。4)针对中性点非有效接地配电网发生单相接地故障时故障检测难度大、故障选线准确率不高的问题,提出了基于峭度与偏度的单相接地故障检测与选线方法。在分析单相接地故障演化机理、故障暂态零序电流特性的基础上,利用信号数值分布峭度进行信号特征辨识,结合零序电压判据,实现单相接地故障检测;在馈线三相电压不平衡、间歇性电弧接地等情况下,均可准确确定故障起始时刻。根据暂态零序电流在配电网中的分布规律,利用信号数值分布偏度对故障暂态零序电流进行辨识,构建单相接地故障选线判据,确定故障所在馈线。数字仿真测试与实际故障录波数据测试均验证了所提方法的有效性。即使在强噪声干扰下,所提方法依然具有较强的可靠性。5)为应对单相接地故障定位方法的定位准确性易受装置间启动不同步影响的难题,提出一种基于DTW距离的单相接地故障区段定位方法。在分析故障点上、下游暂态零序电流特征差异的基础上,利用DTW距离作为信号特征参量,对馈线区段边界暂态零序电流的差异性进行辨识;提出了与DTW距离判据相匹配的故障搜索策略,实现对单相接地故障的快速、准确定位。利用DTW距离算法的误差耐受特性,在装置间启动不同步等情况下仍具有较高的可靠性,因此所提方法鲁棒性强,适用于装置型号多样、质量参差不齐的实际配电网工程。故障仿真测试与误差耐受性测试验证了所提方法的可行性与优越性。该方法已被应用于配电网单相接地故障定位示范工程,故障定位准确率得到大幅提升。

文章来源：《电力系统装备》 网址: http://www.dlxtzbzz.cn/qikandaodu/2021/1110/1192.html

上一篇：电力工业论文_直流输电装备与同步机的相互作用
下一篇：电力工业论文_基于电压源逆变器的电力装备试验