【摘要】：隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，在電網(wǎng)的規(guī)模、電壓等級(jí)、控制技術(shù)、電源和負(fù)荷特性等方面都呈現(xiàn)出了新的特點(diǎn)，對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)的性能的要求也越來(lái)越高。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)雖經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期的發(fā)展和完善，但面對(duì)電力系統(tǒng)的新變化，仍暴露出了許多不足。因此，研究和開(kāi)發(fā)新一代更快速、更可靠的繼電保護(hù)算法和裝置，對(duì)保證新形勢(shì)下電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。 信號(hào)處理技術(shù)是繼電保護(hù)的核心技術(shù)。在繼電保護(hù)算法中，傅里葉變換已經(jīng)普遍應(yīng)用了長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)之久，目前仍然是保護(hù)算法中的主要信號(hào)處理方法。然而，傅里葉變換在計(jì)算中存在著數(shù)據(jù)窗口長(zhǎng)、易受非周期暫態(tài)分量的影響等明顯的缺點(diǎn)。因此，研究現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)中的應(yīng)用具有十分重要的意義。本文基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、奇異值分解和高階統(tǒng)計(jì)分析這三種現(xiàn)代信號(hào)處理技術(shù)，圍繞分布電容電流，采樣不同步和電流互感器飽和等輸電線路保護(hù)面臨的問(wèn)題，研究和開(kāi)發(fā)輸電線路繼電保護(hù)的新原理和新算法。 自動(dòng)重合閘技術(shù)是清除臨時(shí)性故障，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的一項(xiàng)重要措施，而可靠的選相元件是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。本文提出一種基于形態(tài)奇異熵的選相方法。形態(tài)奇異熵綜合了數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)和奇異值分解的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)在一個(gè)很短的時(shí)間窗中，實(shí)時(shí)地計(jì)算電壓采樣數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的熵值，來(lái)反應(yīng)電壓信號(hào)成分的變化。在此基礎(chǔ)上，定義了一組故障選相指標(biāo)，以消除輸電線路各相之間的耦合作用對(duì)選相結(jié)果的影響。在PSCAD/EMTDC中的仿真結(jié)果表明，該選相方法對(duì)單相故障和多相故障都有極高的靈敏度和反應(yīng)速度。在低故障起始角發(fā)生高阻接地故障的極端情況下，該元件也能正確地選相。大量的隨機(jī)故障參數(shù)對(duì)比試驗(yàn)表明，該選相元件比電壓突變量選相方案具有更高的可靠性和更快的響應(yīng)速度。 除了上述的故障選相方法，本文還提出了一種基于電流偏斜度的差動(dòng)保護(hù)新方法。該差動(dòng)保護(hù)方法通過(guò)測(cè)量差動(dòng)電流的偏斜度的變化來(lái)檢測(cè)輸電線路中的故障，并用差動(dòng)電流的偏斜度的絕對(duì)值與制動(dòng)電流的偏斜度的絕對(duì)值的比例大小來(lái)區(qū)分區(qū)內(nèi)故障和區(qū)外故障。該方法充分利用了高階統(tǒng)計(jì)量的特點(diǎn)，使其對(duì)分布電容電流、噪聲有較好的免疫能力，因此不需要抬高保護(hù)的整定閾值而犧牲其靈敏度。數(shù)值仿真結(jié)果說(shuō)明了該差動(dòng)保護(hù)方法具有很高的靈敏度和很快的反應(yīng)速度。與傳統(tǒng)的電流相量差動(dòng)保護(hù)相比，新方法有更強(qiáng)的高阻接地故障檢測(cè)能力，同時(shí)其性能受輸電線路兩端采樣不同步問(wèn)題的影響較小。 針對(duì)電流互感器可能在區(qū)外故障時(shí)發(fā)生飽和，，從而引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的問(wèn)題，本文提出了一種結(jié)合了差分運(yùn)算和數(shù)學(xué)形態(tài)梯度變換的互感器飽和檢測(cè)新方法。該方法采用二次側(cè)電流的三階差分作為啟動(dòng)元件，并采用兩個(gè)極性相反的飽和檢測(cè)器，分別檢測(cè)發(fā)生于正半波和負(fù)半波的電流畸變。兩個(gè)飽和檢測(cè)器中的形態(tài)梯度變換分別采用兩個(gè)不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)元素，根據(jù)形態(tài)梯度變換輸出的極大值點(diǎn)來(lái)定位飽和的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。在確定了二次側(cè)電流的飽和時(shí)段和不飽和時(shí)段后，采用基于最小二乘法的補(bǔ)償方法對(duì)二次側(cè)畸變電流進(jìn)行補(bǔ)償。數(shù)值仿真驗(yàn)證了所提出的方法能對(duì)二次側(cè)畸變電流進(jìn)行準(zhǔn)確地檢測(cè)和精確的補(bǔ)償。 本文還對(duì)繼電保護(hù)算法的實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了研究，開(kāi)發(fā)了一套基于現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列的片上系統(tǒng)繼電保護(hù)研發(fā)平臺(tái)，并將本文所提出的基于電流偏斜度的差動(dòng)保護(hù)新方法實(shí)現(xiàn)到該平臺(tái)中進(jìn)行了測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該研發(fā)平臺(tái)的設(shè)計(jì)和構(gòu)建的正確性和可靠性，同時(shí)也說(shuō)明了算法的實(shí)用性。 論文最后對(duì)本文的全部理論和應(yīng)用研究成果進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)，指出了相關(guān)領(lǐng)域中有待進(jìn)一步研究的問(wèn)題。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TM773

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2271617