本文關(guān)鍵詞：基于電磁場(chǎng)逆問(wèn)題的交流輸電線路電參量反演方法研究

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【摘要】：三相(多相)電壓、電流的幅度和相位等參數(shù)直接反映交流輸配電線路的運(yùn)行狀態(tài)和健康水平,是評(píng)估電能質(zhì)量、計(jì)算傳輸功率、判斷無(wú)功補(bǔ)償投切容量、啟動(dòng)繼電保護(hù)和進(jìn)行故障診斷的主要依據(jù)。檢測(cè)架空輸電線路運(yùn)行電壓、電流的特征參數(shù),對(duì)于確保電力系統(tǒng)的安全、可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。目前輸配電線路電參量檢測(cè)主要是通過(guò)互感器實(shí)現(xiàn)的。隨著電網(wǎng)向智能化方向發(fā)展,沿架空輸電線路對(duì)其電壓和電流進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警和自動(dòng)控制的需求越來(lái)越迫切。傳統(tǒng)電壓和電流互感器因?yàn)楣ぷ髟砗碗姎馓匦缘南拗?在實(shí)現(xiàn)上述功能時(shí)存在諸多困難,甚至根本不具備實(shí)現(xiàn)條件。因此,有必要尋找更加方便、安全、有效的架空線路電參量檢測(cè)方法。本論文將電磁場(chǎng)逆問(wèn)題相關(guān)理論應(yīng)用到輸電線路中,探討如何通過(guò)交流輸電線路工頻電磁場(chǎng)反演逆推線路的電參量(包括電壓、電流的幅值和相位)。研究?jī)?nèi)容大體分為以下四個(gè)部分:首先,作為電壓、電流反演逆推方法的基礎(chǔ),對(duì)交流輸電線路周?chē)ゎl電場(chǎng)和工頻磁場(chǎng)的各種計(jì)算方法進(jìn)行了介紹,系統(tǒng)闡述了現(xiàn)有各種方法的優(yōu)缺點(diǎn),主要關(guān)注的是輸電線路工頻電場(chǎng)和工頻磁場(chǎng)二維計(jì)算方法。闡述了電磁場(chǎng)逆問(wèn)題的理論基礎(chǔ),探討了將正、逆問(wèn)題相結(jié)合,應(yīng)用于輸電線路電壓、電流反演的可行思路。其次,圍繞如何由輸電線路周?chē)碾妶?chǎng)反演逆推線上電壓的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了理論推導(dǎo)和算例驗(yàn)證。采用模擬電荷法建立交流輸電線路電場(chǎng)計(jì)算模型,借助線下測(cè)量得到的工頻電場(chǎng)數(shù)據(jù)和計(jì)算模型建立合適的線性超定方程組并求出最小二乘解,得到對(duì)應(yīng)的線上電壓值。對(duì)提出的逆推方法進(jìn)行了誤差分析,探究了減小逆推誤差的相關(guān)措施。另外,還給出了掛線和線下兩種電場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)布置方式,介紹了各自的適用范圍。再次,針對(duì)如何由輸電線周?chē)拇艌?chǎng)反演逆推線上電流的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行了研究。利用線路下方空間的工頻磁場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù),通過(guò)NSGA-Ⅱ?qū)?yōu)算法反演線路電流值,進(jìn)而提取特征參數(shù),實(shí)現(xiàn)線路電流的非接觸測(cè)量。其中,選擇特定測(cè)量點(diǎn),推導(dǎo)了其磁場(chǎng)分量與三相電流間的約束關(guān)系,將計(jì)算模型中的三個(gè)決策變量縮減為單個(gè)決策變量,極大地降低了逆問(wèn)題求解的復(fù)雜度。最后通過(guò)算例驗(yàn)證了本章所提出方法的可行性和準(zhǔn)確性。最后,將一種新型的電場(chǎng)測(cè)量傳感器布置在三相交流線路附近,記錄下傳感器測(cè)量得到的電場(chǎng)數(shù)據(jù),并將其帶入第三章提出的逆推算法,證明了方法的可行性。論文的研究成果可以為交流輸電線路的電壓、電流非接觸測(cè)量及在線監(jiān)測(cè)提供新的思路。
【關(guān)鍵詞】：交流輸電線路 工頻 電磁場(chǎng)逆問(wèn)題 電壓反演 電流反演 誤差分析
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TM75;TM15
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 論文的主要工作14-17
• 2 架空輸電線路工頻電磁場(chǎng)正問(wèn)題與逆問(wèn)題理論基礎(chǔ)17-29
• 2.1 架空輸電線路工頻電場(chǎng)計(jì)算方法17-24
• 2.2 架空輸電線路工頻磁場(chǎng)計(jì)算方法24-27
• 2.3 電磁場(chǎng)逆問(wèn)題理論基礎(chǔ)27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 3 從工頻電場(chǎng)到架空輸電線路三相電壓的反演方法29-53
• 3.1 三相電壓反演逆推理論29-34
• 3.1.1 逆推求解思路29-30
• 3.1.2 逆推解的唯一性30-31
• 3.1.3 產(chǎn)生誤差的原因和解對(duì)誤差的靈敏度31-33
• 3.1.4 奇異點(diǎn)數(shù)據(jù)處理33
• 3.1.5 輸電線路電壓幅值和相位參數(shù)的提取33-34
• 3.2 電場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)的兩種布置方式34-36
• 3.2.1 掛線布點(diǎn)方式34-35
• 3.2.2 線下布點(diǎn)方式35-36
• 3.3 算例分析36-52
• 3.3.1 三相對(duì)稱（無(wú)故障）狀態(tài)36-44
• 3.3.2 單相接地故障狀態(tài)44-48
• 3.3.3 兩相接地故障狀態(tài)48-52
• 3.4 本章小結(jié)52-53
• 4 從工頻磁場(chǎng)到架空輸電線路三相電流的反演方法53-65
• 4.1 三相電流反演逆推理論53-58
• 4.1.1 尋優(yōu)算法的選擇依據(jù)53-54
• 4.1.2 不帶約束的輸電線路電流逆推模型及算法流程54-55
• 4.1.3 帶約束的輸電線路電流逆推模型及算法流程55-58
• 4.1.4 輸電線路電流幅值和相位參數(shù)的提取58
• 4.2 算例分析58-64
• 4.2.1 不帶約束輸電線路電流逆推算例59-60
• 4.2.2 帶約束條件的輸電線路電流逆推算例60-64
• 4.2.3 兩種逆推方法的對(duì)比64
• 4.3 本章小結(jié)64-65
• 5 架空線路電壓反演方法的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證65-71
• 5.1 工頻電場(chǎng)測(cè)量傳感器65-66
• 5.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與參數(shù)66-67
• 5.3 測(cè)量結(jié)果與基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的逆推結(jié)果67-70
• 5.4 本章小結(jié)70-71
• 6 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 論文的主要工作及獲得的成果71-72
• 6.2 需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題72-73
• 致謝73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 附錄79
• A 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文79
• B 作者在攻讀學(xué)位期間參研的項(xiàng)目79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：938304