高压输电线路超高速纵联保护方法研究

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1、万方数据国内图书分类号：TM773国际图书分类号：621．3西南交通大学研究生学位论文密级：公开年级姓名申请学位级别专业指导老师二零一四年十一月万方数据ClassifiedIndex：TM773U．D．C：621．3SouthwestJiaotongUniversityDoctorDegreeDissertationSTUDYoNMETHoDSoFULTRAHIGHSPEEDPILoTPRoTECTIoNFoRHIGHVoLTAGETRANSMISSIONLINESGrade：201OCandidate：LiXiaopengAcademicDegreeAppli

2、edfor：Ph．DSpeciality：PowerSystem&ItsAutomationSupervisor：Prof．HeZhengyouNovember．2014万方数据西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密口，在年解密后适用本授权书；2．不保密囹，使用本授权书。(请在以上方

3、框内打“√”)学位论文作者签名：杏，JJ耐日期：伊f歹一I乙指导老师签名≤9易亳日期：仂，r，吗．12，万方数据西南交通大学学位论文创新性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文的主要创新点如下：(1)在分析不同故障方向下电压、电流极性关系和前行波、反行波幅值差异的基础上，提出了基于S变换能量相对熵的极性比较式方向元件和幅值比较式

4、方向元件，避免了只利用初始波头的极性或幅值信息带来的可靠性问题，可以更好地适用于小故障初始角和高阻故障的情况。对应内容在论文2．3节和2．4节。(2)在分析不同故障方向下故障前工频电压和工频故障电流分量极性关系、故障前电流和故障分量电流极性关系的基础上，提出两种基于工频量极性比较的超高速方向元件，从原理上避免了CVT暂态过程对方向元件动作速度和动作性能的影响。同时，两种方向元件利用信号间的夹角关系表征极性，更能适应小故障初始角和高阻故障等情况。对应内容在论文3．2和3．3节。(3)在考虑任意系统阻抗条件的基础上，分析并给出了频差保护盲区在线路上的分布，在此基础上

5、，提出了一种新的固有频率纵联差动保护，利用线路两端固有频率主频差构成保护主判据，利用固有频率二次成分在盲区和区外故障时的显著差异构筑辅助判据，有效解决了频差保护的盲区问题。对应内容在论文4．3节。(4)在分析不同基准相下电流模故障分量特征的基础上，提出了一种基于电流模故障分量能量特征的快速故障选相方法。该方法可准确识别故障类型和故障相别，选相速度快，具有较强的耐过渡电阻和噪声干扰的能力。对应内容在论文5．3节。(5)将行波固有频率定位方法应用到串联补偿线路故障定位中。通过分析串联电容及MOV导通对频率提取和边界条件的影响，给出了适用于串补线路故障定位的修正算法，

6、提高了定位的精确性。对应内容在论文6．3节。作者签名：痞c)1棚基日期：弘惨．多、J7万方数据西南交通大学博士研究生学位论文第1页摘要高压输电线路是电网的骨干，承担着传输电能的重任。在输电线路发生故障后，保护装置应快速可靠动作，缩短故障切除时间，以保证电网的暂态稳定。传统基于工频量的保护受原理限制其动作速度较慢，不满足快速切除故障的要求。基于暂态量的保护因其可以实现超高速保护动作而受到人们的广泛关注，但现有的超高速保护普遍存在可靠性不高的问题，阻碍了其实用化进程。为此，本文围绕高压输电线路超高速纵联保护、快速故障选相和故障定位开展相关研究，着重解决行波方向元件受

7、弱故障、电容式电压互感器(CapacitorVoltageTransformer，CVT)暂态传变特性影响和固有频率差动保护存在盲区等问题。论文的主要工作有：(1)在解决行波方向元件受弱故障影响方面，论文提出基于S变换能量相对熵的极性比较式方向元件和幅值比较式方向元件。其中，极性比较式方向元件利用故障电压和电流行波的s变换能量相对熵的大小来表征二者间的极性关系，进而判断故障方向；幅值比较式方向元件利用电压前行波和反行波的S变换能量相对熵的大小来表征二者的幅值关系，进而判断故障方向。两种方向元件通过引入S变换能量相对熵来定量描述故障电压与故障电流之间的极性和幅值差

8、异，避免了对行波波头极性