特高压交流和直流输电线路故障测距研究.ppt

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1、特高压交流和直流输电线路故障测距研究主要内容课题研究背景输电线路模型及沿线电压分布方程消除故障暂态影响的线性化相量滤波算法基于粒子群-最小二乘混合算法的双端故障测距频域算法线路参数自适应的双端故障测距时域算法结合行波特性的直流线路双端非同步故障测距时域法结论§1课题研究背景特高压输电的前景国家电网公司决心加快建设由1000kV级交流和±800kV级直流构成的特高压网架，实现资源优化配置，保障国家能源安全。20世纪60年代以来，美、苏、意、日等国先后制定了特高压输电计划，对特高压输电可能产生的工程问题进行了大量研究，并取得重要进展。目

2、前，我国西电东送、南北互供、全国联网的格局已经初步形成。云广特高压直流工程是世界上第一个±800kV直流输电工程，是我国乃至世界电力工程史上的重大突破。特高压输电系统越来越受人们关注。故障测距的重要性当输电线路发生故障后，准确的故障定位，有效提高输电线路运行的可靠性；减少因停电造成的重大综合损失；减轻人工巡线的劳动强度；因此，输电线路的故障测距对及时修复线路，保证可靠供电，保证整个电力系统的安全、稳定和经济运行起着十分重要的作用。故障测距方法的分类按测距原理故障分析法和行波法按所需信息来源单端法和双端法按分析域频域法和时域法按采用的线

3、路模型集中参数模型法和分布参数模型法特高压输电线路故障测距的特殊性特高压线路具有传输容量大、输送距离长、波阻抗小、分布电容大等自身特点，其故障暂态过程更为复杂，衰减非周期分量的衰减时间更长；对于行波法测距，故障行波在超长线路上传播，受行波色散和衰减的影响，故障行波波头的畸变将更严重；特高压输电线路故障测距现存的主要问题频域法受故障暂态衰减直流分量的影响，利用传统的相量滤波算法较难获取准确的故障暂态工频相量。另外，当考虑参数不确定性和双端数据不同步时，如何准确可靠地求解多维非线性故障测距观测方程成为问题。时域法受高频分量和线路参数频变特

4、性的影响较大，对两端数据同步性有较高的要求，若考虑线路参数不确定性及双端不同步的影响，时域故障观测方程的求解必然受到更大的挑战，算法的计算精度和稳定性难以满足要求。特高压输电线路故障测距现存的主要问题直流输电线路故障测距采用的是双端行波法，传输距离超长，受行波色散与衰减的影响更为严重，尤其在高阻接地故障情况下，难以获取行波到达两端准确时刻而出现较大误差。两端数据的同步性和行波波速的不确定性对双端行波测距亦有较大影响。综上所述，现有的故障测距算法在准确性、可靠性等方面未能满足特高压交流和直流输电线路的要求。本文主要研究工作输电线路模型及

5、沿线电压分布方程提出一种能滤除衰减直流分量的相量滤波新算法采用所提相量滤波算法，提出基于粒子群-最小二乘混合优化算法的频域法故障测距方法线路参数自适应的双端故障测距时域算法提出双端同步的参数自适应故障测距时域法提出双端非同步的参数自适应故障测距时频域算法结合行波特性的直流线路双端非同步故障测距时域法§2输电线路模型及沿线电压分布方程输电线路稳态模型图2-1所示电路可列写微分方程长线方程稳态解为：其中Zc为特征阻抗，γ为传播常数单根无损线路暂态等值电路分布参数线路的波过程转化为仅含电阻和电流源的集中参数电路单根无损线路暂态等值电路可得

6、出两端电流和电压的时域关系由此，t时刻k端的电压和电流波分别为t-τ时刻始发于j端的前行波和t+τ时刻到达于j端的反行波之叠加。集中电阻分布参数Bergeron传输线路模型Bergeron输电线路沿线电压分布式当rl/4<

7、时域法更为有效，频域法需要借助如离散化傅氏变换（DFT）等相量滤波算法提取工频相量，对时窗要求较长。特高压电网对继电保护动作的快速性有更高要求，受衰减直流分量影响，故障暂态下相量滤波算法的精度决定了频域法故障测距的准确性。而目前相量滤波算法在满足继电保护动作快速性前提下，必然牺牲一定的准确性和稳定性；不能满足故障测距的高精度要求，因此频域法故障测距的推广受到限制。因此，提出一种不受衰减直流分量影响的高精度的相量滤波算法，从根本上解决频域法故障测距的问题。克服衰减非周期分量影响的传统方法差分傅氏算法在一定程度上抑制了衰减直流分量；不能完

8、全滤除，且增强了高频分量的响应。交流采样快速算法计算量较小、计算速度快，理论上能完全滤除衰减直流分量；存在对噪声敏感和稳定性低的问题，且算法的相频特性较差，不利于故障暂态环境下对精度要求较高的故障测距应用。最小二乘滤波算