發(fā)布時間：2018-02-26 15:49

  本文關(guān)鍵詞： 柔性直流輸電 故障測距 S變換 行波波頭 行波波速　出處：《山東大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展,柔性直流輸電(VSC-HVDC)系統(tǒng)的電壓等級和輸送容量也不斷提高。一旦直流輸電線路發(fā)生故障,可靠、精確的故障測距對于及時修復(fù)線路故障、保障VSC-HVDC系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行具有極其重要的作用。因此,研究可靠、精確的VSC-HVDC線路的故障測距算法具有十分重要的理論和現(xiàn)實意義。目前,實際VSC-HVDC工程中的故障測距裝置均采用行波原理,行波故障測距算法的可靠性依賴于故障行波波頭的準確檢測與識別。而最為常用的小波變換方法,在線路發(fā)生遠距離故障和高阻故障時,特別是在直流電纜當中,適用性較差;而且現(xiàn)有的直流輸電線路行波故障測距算法也未能充分考慮行波波速的依頻變化特性,且關(guān)于直流電纜的測距算法研究較少。本文在深入研究S變換理論的基礎(chǔ)上,將S變換應(yīng)用到直流輸電線路故障行波信號的處理和分析中,分別提出了適用于直流架空線和直流電纜的行波故障測距算法。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:1、深入分析了 S變換理論在直流輸電線路故障測距中的可行性。闡述了 S變換的基本原理,分析其基本性質(zhì)在處理故障行波信號中的優(yōu)勢;深入分析S變換結(jié)果特點,研究其檢測與識別行波波頭的基本原理;仿真驗證了 S變換在檢測行波波頭中的準確性和可靠性,并與小波變換(SWT)對比分析了其在檢測行波波頭中的優(yōu)越性。2、提出了一種基于S變換的VSC-HVDC架空線路單端行波故障測距算法。分析VSC-HVDC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點,總結(jié)故障行波在直流輸電線路中的傳播規(guī)律,給出了根據(jù)極性識別故障行波波頭的方法;利用S變換分析并提取故障行波信號不同頻率分量的幅值-時間曲線,分別用于檢測不同的行波波頭,結(jié)果更為直觀、易于識別,提高了波頭的檢測精度,并保證了在線路全長和高阻情況下的適用性和準確性;根據(jù)不同波頭之間的時間差消除了波速變量的影響,實現(xiàn)了故障的準確測距�；赑SCAD的仿真分析表明,該測距算法對不同的故障距離均具有很好的適用性,且不受過渡電阻的影響。3、分析直流電纜的結(jié)構(gòu)、參數(shù)變化特性,研究了適用于直流電纜的相模變換(解耦)方法:分析直流電纜的模量故障行波時頻變化特性,并基于此,提出了一種利用行波時頻特征和S變換的VSC-HVDC電纜故障測距算法。(1)深入研究了帶鎧裝層的直流電纜模型,分析其參數(shù)的依頻變化特性;研究其參數(shù)矩陣的特點,提出了一種直流電纜(考慮鎧裝層)的相模變換方法;分析了其相模變換所得各模量的變化特性,為研究直流電纜的行波測距方法提供了理論基礎(chǔ);(2)研究分析直流電纜的故障行波時頻變化特征,總結(jié)行波衰減和色散對行波波頭特征的影響;在此基礎(chǔ)上,利用S變換準確提取并檢測故障行波波頭各頻率分量的到達時刻,實現(xiàn)了行波波頭的依頻檢測,提高了波頭的檢測精度,并克服了過渡電阻的影響;利用最小二乘法擬合行波波頭相應(yīng)頻率的波速,實現(xiàn)了波速的優(yōu)化選取;根據(jù)平穩(wěn)小波變換(SWT)結(jié)果識別行波波頭極性,判斷故障的類型,進而實現(xiàn)故障的準確測距�；赑SCAD的仿真分析表明,相較于傳統(tǒng)固定波速的測距算法,該算法測距精度更高,適用性更好,且具有很好的耐受過渡電阻能力。
[Abstract]:With the continuous innovation and development of power electronic technology, flexible DC transmission (VSC-HVDC) system voltage level and transmission capacity is also increasing. Once the DC transmission line failure, reliable and accurate fault location for transmission line fault repair time, plays a very important role in ensuring normal stable operation of VSC-HVDC system. Therefore, research on reliable that has very important theoretical and practical significance of the accurate fault location algorithm for VSC-HVDC line. At present, the actual fault location device in the VSC-HVDC project using the traveling wave principle, measuring the reliability of traveling wave fault distance algorithm relies on accurate fault detection and identification of the traveling wave head. The most commonly used method in wavelet transform, remote fault and the high resistance line failure, especially in the DC cable, poor applicability; and the existing DC transmission line fault location algorithm Law also failed to fully consider the frequency variation characteristics according to the wave speed, and a DC cable location algorithm research. Based on the in-depth study of S transform theory, S transform is applied to the processing and analysis of fault signals of HVDC transmission lines, are proposed for traveling wave fault location algorithm for DC overhead line and the DC cable. The main research contents and conclusions are as follows: 1, in-depth analysis of the S transform theory feasibility in fault location of DC transmission lines. This paper introduced the principle of S transform, analyzes its basic properties in fault line signal strengths; in-depth analysis of the S transform the characteristics, basic principle of its detection with the recognition of the traveling wave head; the simulation results show that S transform in detection accuracy and reliability of the traveling wave head, and wavelet transform (SWT) was analyzed in the detection of traveling wave head in. The.2 presents a VSC-HVDC overhead line S transform single terminal traveling wave fault location algorithm based on the analysis of system structure characteristics of VSC-HVDC, summarizes the propagation of fault in DC transmission line, is proposed according to the method of polarity identification of fault traveling wave; amplitude by S transform analysis and extraction of fault traveling wave signals of different frequency components of the time curve were used to detect the different traveling wave head, the result is more intuitive, easy to identify, improve the detection accuracy of wave head, and ensure the full length and high resistance line under the condition of applicability and accuracy; according to the time difference between different wave to eliminate the effect of wave velocity variable, to achieve accurate fault location. It shows that the analysis based on the PSCAD simulation, the ranging algorithm has very good applicability to various fault distances, and is not affected by the transition resistance.3, analysis of DC cable The structure, change parameters, phase mode transformation for the analysis of DC cable (decoupling) methods: frequency analysis of modulus variation characteristics of fault traveling wave DC cable, and based on this, puts forward the VSC-HVDC cable fault location algorithm using a traveling wave time-frequency feature and S transform. (1) studied the DC cable model of armored layer, frequency variation characteristics according to the analysis of its parameters; study the characteristics of the parameter matrix, a DC cable (considering armoured layer) phase model transformation method; analyzed the variation characteristics of the phase mode transformation the modulus, provides a theoretical basis for the study of DC cable fault location method; (2) the frequency characteristics change of fault analysis of DC cable, summarizes the wave attenuation and dispersion of travelling wave characteristics; on this basis, accurate extraction and detection of fault traveling wave head of each frequency component by using S transform The arrival time of the traveling wave frequency detection, improve the detection accuracy of wave head, and overcome the influence of transition resistance; using the least squares fitting wave traveling wave head corresponding frequency, the velocity of optimal selection; stationary wavelet transform (SWT) according to the results of the recognition of traveling wave polarity. Determine the type of fault, and then realize the accurate location of faults. Analysis shows that based on the PSCAD simulation, compared with the traditional fixed velocity ranging algorithm, the algorithm has higher accuracy, better applicability, and has a resistive tolerance as well.

【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM75

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本文編號：1538659