基于光纤时间同步的输电线路行波故障测距技术研究

发布时间：2020-10-25 19:09

　　 目前,双端行波故障测距研究中面临的关键问题是线路双端必须配备高精度和高稳定度的实时时钟,且双端时钟必须保持绝对同步。同时,行波波速的不确定性对测距精度有较大影响。本文针对当前双端行波故障测距研究中存在的问题,通过对基于绝对时间同步和基于相对时间同步的双端行波故障测距方法的对比分析,发现基于相对时间同步的双端行波法在无需外部同步装置对双端时钟对时条件下,即可获取故障初始行波到达线路两端的绝对时刻,实现双端故障测距。本文采用光纤作通信通道,给出基于光纤时间同步的行波故障定位方案。方案中提出了基于光纤时间同步的双端行波测距方法和消除波速影响的行波测距方法。主要研究内容如下:1.总结行波测距技术的研究现状和光纤通信在故障测距中的应用现状,提出将光纤通信与行波测距原理结合实现故障定位思路。2.对基于绝对时间同步和基于相对时间同步的双端行波故障测距法的原理分别进行阐述,分析两种方法存在的关键技术问题以及解决方案,并对两种方法的优缺点进行比较评价。最终选取光纤作为通信通道,提出基于光纤时间同步的行波故障定位方案。3.分析所提定位方案的整体测距系统结构,并提出方案中存在的关键技术问题。研究专用通道和复用通道下脉冲信号的传输时延以及时延的测定方法,并对脉冲信号的选取和工作方式作详细分析。4.提出基于光纤时间同步的双端行波测距方法,该方法在线路两端分别配备信号收发信装置,利用两端得到的时间信息分别进行测距。将两端测距结果取平均值,得出最终测距结果,提高测距精度和可靠性。5.提出消除波速影响的行波测距方法,该方法首先利用初始行波和脉冲信号的时间差作为故障区段判别依据,进而利用公式消去波速参数,最终得到不含波速的测距公式,消除了波速对测距结果的影响。6.搭建了220kV高压输电线路故障模型以及点对点光纤通信系统模型。计算分析不同故障距离下的故障行波特性,并验证了本文所提两种定位方法的准确性和通用性。仿真验证结果表明:利用本文所提出的无需双端对时条件下实现双端行波故障测距方法,测距精度满足实际工程应用中的要求。利用文中所提消除行波波速的测距方法可进一步提高测距精度,测距可靠性高。本文所提的基于光纤时间同步的故障定位方案在工程中既可单独应用,也可与利用GPS同步方式的双端测距方法配合使用,两种方法能够保证测距结果的可靠性,具有较为广阔的应用空间。
【学位单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM75
【部分图文】：

图 4.2 仿真模型图Fig. 4.2 Simulation Model Diagram在图 4.2 仿真模型图中，线路 M、N 两侧分别都设有信号发送和接收装置，线路两端测距装置双发双收。仿真模型主要由 220kV 架空线路故障仿真模型、点对点光纤系统仿真模型以及行波检测模块和脉冲发射模块构成。对于仿真模型中的主要模块及参数设置在 4.2.2 小节详细介绍。4.2.2 仿真模块及相关参数设置1.220kV 架空线故障仿真模型220kV 架空线故障仿真模型部分是由 2 个电源和 2 段分布参数输电线以及故障模块构成的双端输电网络。其对应的仿真模型如图 4.3 所示。

图 4.3 220kV 架空线仿真模型Fig. 4.3 Simulation Model of 220kV Overhead Line在图 4.3 中，电源采用“Three-phase-source”模型，E1 的参数设置如图 4.4（a）所示，电源 E2 的 A 相电势初相角为 30°，其他参数设置与电源 E1 相同。输电线路仿真模块采用模块库中的分布参数模型，仿真中通过改变Line1和Line2模型中的距离来改变故障点的位置。如 MN 两端线路总长为 100km，故障距离 17km，则可设置线路 Line1 长度为 17km，线路 Line2 长度为 83km。线路 Line1 的具体参数设置如图 4.4（b）所示，线路 Line2 参数除长度外其它参数设置与 Line1 相同。故障发生模块采用“Three-phase Fault”模型。由于在实际的电力系统中单相接地故障发生的概率最高。因此，本文在仿真中设置 A 相单相接地故障进行仿真，设置的故障发生时间为 0.022s。具体的故障参数设置如图 4.4（c）所示。

32（c）故障发生模块的参数设置图 4.4 220kV 架空线仿真模型中各模块参数设置rameter setting of each module in 220 kV overhead line si通信仿真模型，信号在光纤中的通信方式分为专用方式和复用C不同，但是测距原理是相同的，利用两种方式
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本文编号：2855841