基于双端行波原理的辐射状配电线路故障测距

论文摘要

中性点非直接接地的小电流接地系统因其在单相接地故障时具有较高的可靠性而在中低压配电网中获得了较广泛的应用。小电流接地系统在单相接地故障时虽然可以允许运行一段时间,但要求迅速排除故障,这就涉及到故障定位问题。小电流接地系统在单相接地故障时,由于其接地电流小,故障特征不明显等因素,使得小电流接地系统的单相接地故障定位一直是电力系统的一大难点;对于相间故障,由于一般会出现过流现象,其故障定位相对容易一些,但仍难实现精确与自动定位。鉴于暂态行波测距原理已经在高压远距离输电线路上获得了广泛应用,本文尝试了将该方法应用到配电线路中,主要是针对辐射状的配电线路结构,并主要完成了以下几方面的内容:①对几种主要的行波测距原理作了归纳、总结,表明D型行波测距原理适合结构复杂的线路故障定位。②分析了小电流接地系统在发生故障时的暂态行波特征以及行波在配电线路中的传播特性。分析表明行波在配电线路中传播时会发生复杂的折、反射现象;单相接地故障以及各类相间故障时都会产生行波线模分量,线模分量具有相对稳定的传播特性,且与配电系统的中性点运行方式无关的特点,从原理上说明输电线路中的行波测距方法在配电线路故障测距中具有可行性。③针对辐射状配电线路的结构特征,研究了将小电流接地选线技术应用到测距中的可行性,通过构造主、辅测距系统,以应对传统D型行波原理在该型配电线路上使用时所带来的大量成本问题。④对D型行波测距原理在该型配电线路上应用的基本实现方法进行了研究,包括线路两端的行波信号种类的选择、行波模量的选择、时间同步问题、通信问题,以及针对混合线路、分支线路上的故障测距方法等。⑤采用了比值原理与小波变换相结合的行波波头识别方法,仿真表明能够获得较高的精确度。⑥分析了影响配电线路行波故障测距可靠性及精度的主要因素,并通过仿真进行了验证。理论分析与仿真表明,D型双端行波测距原理对于辐射状的配电线路的在线故障定位具有较大的可行性。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 配电线路故障定位的现状综述
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本章小结
• 2 行波原理线路故障测距
• 2.1 行波的基本理论
• 2.1.1 行波的概念
• 2.1.2 波动方程
• 2.1.3 行波的折射与反射
• 2.1.4 行波在线路传播中的衰减和变形
• 2.2 行波测距原理
• 2.2.1 行波测距的类型
• 2.2.2 现代行波故障测距系统举例
• 2.3 本章小结
• 3 辐射状配电线路中的暂态行波模量分析
• 3.1 配电线路的故障初始行波模量特征
• 3.1.1 单相接地故障时的初始行波
• 3.1.2 相间故障时的初始行波
• 3.1.3 初始行波在配电系统中的传播特性
• 3.2 行波在“电缆—架空线”中的传播特征
• 3.3 线路分支处的行波传播特征
• 3.4 本章小结
• 4 配电线路故障测距原理及基本实现方法
• 4.1 选择D 型行波测距原理
• 4.2 行波到达时间的确定
• 4.2.1 行波波头到达时间的确定依据
• 4.2.2 行波波头起始点的识别方法
• 4.3 行波传播速度的确定
• 4.3.1 单介质中的行波速度的确定
• 4.3.2 多介质中的行波速度的确定
• 4.4 行波信号的选择
• 4.4.1 选择线模分量作为测量信号
• 4.4.2 利用双线模分量实现故障测距
• 4.4.3 行波测距信号类别的选择
• 4.4.4 行波信号的获取途径
• 4.5 采样频率的设定
• 4.6 分支线路上的故障测距方法
• 4.7 主、辅行波测距配置方案
• 4.7.1 主、辅行波测距配置的必要性
• 4.7.2 选线的必要性
• 4.7.3 故障选线实现方式
• 4.8 时间同步问题
• 4.9 通信问题
• 4.10 影响配电线路故障测距的主要因素
• 4.10.1 故障发生的时刻
• 4.10.2 故障时的过渡电阻
• 4.10.3 行波在配电线路中传播损耗的影响
• 4.11 本章小结
• 5 仿真验证
• 5.1 仿真模型的建立
• 5.2 行波模量与系统中性点接地方式的仿真
• 5.3 行波模分量与故障类型的仿真
• 5.4 故障线路与非故障线路的行波特性仿真
• 5.5 行波在线路末端反射规律的仿真
• 5.6 配电线路在单相接地故障下的仿真
• 5.7 配电线路在不同故障类型下的仿真
• 5.8 线路在不同初相角下的仿真
• 5.9 不同过渡电阻下的仿真
• 5.10 混合线路的仿真
• 5.11 分支线路的仿真
• 5.12 采样频率对行波测距影响的仿真
• 5.13 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 获得的主要结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：攻读硕士学位期间发表的学术论文