高压直流输电线路故障仿真和双端测距研究

发布时间：2017-09-08 01:33

  本文关键词：高压直流输电线路故障仿真和双端测距研究

  更多相关文章： 高压直流输电 故障测距 仿真模型 双端数据不同步 插值 变步长算法

【摘要】：随着现代电力传输技术的快速发展,高压直流输电由于自身的结构和性能,在远距离、大功率输电中占有着越来越重要的地位,它具有线路造价和运行费用低、不存在功角稳定问题、潮流快速可控等优点,世界上各发达国家也都把它作为大容量、远距离送电和异步联网的主要手段。但由于高压直流输电线路长度通常达上千公里且沿线地理环境复杂多变,当发生线路故障时,故障点很难查找,因此,发展高压直流输电线路故障测距技术具有十分重要的意义。本文基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,在程序自带的CIGRE HVDC Benchmark模型的基础上,建立了一个完善的±500kV高压直流输电系统仿真模型。运行结果表明,该模型可以准确模拟±500kV高压直流输电系统正常运行和发生线路接地故障两种状态。本文详细介绍了适合直流输电线路故障定位的时域贝瑞隆分布参数线路模型,以及在双端采样数据严格同步条件下的故障定位方法,并从实际情况出发,提出了一种考虑双端数据不同步的高压直流输电线路故障测距算法。该算法基于时域贝瑞隆分布参数线路模型,分别由两端电压电流量计算沿线电压分布,基于电压波形突变检测原理建立对时偏差函数,将其引入修正沿线电压分布的计算公式,根据在故障点处由两端数据计算得到的电压时刻相等的原理实现故障定位。为了改善低采样频率下故障测距精度,本文研究了不同插值方法对采样数据的影响,得出可以利用分段线性插值提高故障测距精度的结论；同时,为了快速定位故障点,本文提出了基于变步长算法的搜索定位机制,在保证测距精度的同时,可以大大减少故障定位算法的运算时间。PSCAD仿真结果表明,综合了两种改进措施的故障测距算法可以准确实现双端数据不同步情况下直流输电线路全线范围内故障的快速定位。
【关键词】：高压直流输电 故障测距 仿真模型 双端数据不同步 插值 变步长算法
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-22
• 1.1 课题背景及意义13-15
• 1.2 高压直流输电系统的分类15-18
• 1.3 高压直流输电线路故障测距方法现状18-20
• 1.4 本文主要研究内容20-22
• 第2章 高压直流输电系统建模及线路故障仿真研究22-47
• 2.1 PSCAD/EMTDC及CIGRE HVDC仿真模型简介22-23
• 2.2 ±500kV高压直流输电系统一次侧电气部分建模23-31
• 2.2.1 交流系统建模24-25
• 2.2.2 换流变压器建模25-26
• 2.2.3 换流器建模26-27
• 2.2.4 并联电容器和滤波器建模27-29
• 2.2.5 平波电抗器建模29-30
• 2.2.6 传输线路建模30-31
• 2.3 ±500kV高压直流输电系统二次侧控制单元建模31-35
• 2.3.1 高压直流输电系统基本控制原理31-32
• 2.3.2 二次侧控制单元详细建模32-35
• 2.4 ±500kV高压直流输电系统正常运行仿真35-37
• 2.5 ±500kV高压直流输电线路故障仿真及其波形特征分析37-45
• 2.5.1 典型直流线路故障仿真38-44
• 2.5.2 直流线路故障波形特性分析44-45
• 2.6 本章小结45-47
• 第3章 基于双端量的高压直流输电线路故障测距研究47-66
• 3.1 贝瑞隆分布参数线路模型47-50
• 3.2 解耦运算50-52
• 3.3 双端数据同步时故障测距算法52-54
• 3.4 考虑双端数据不同步时故障测距算法54-58
• 3.4.1 不同步时间误差计算55-56
• 3.4.2 两端波形初次突变时刻的获取方法56-57
• 3.4.3 考虑两侧时间误差的测距方程修正57-58
• 3.5 算例分析58-64
• 3.5.1 双端数据同步时故障测距算例分析59-61
• 3.5.2 考虑双端数据不同步时故障测距算例分析61-64
• 3.6 本章小结64-66
• 第4章 双端故障测距算法的改进66-84
• 4.1 低采样频率下测距算法存在的问题66-68
• 4.2 基于插值法的采样数据预处理68-75
• 4.2.1 常用插值算法68-70
• 4.2.2 各插值算法对比分析70-72
• 4.2.3 10kHz频率下采样数据预处理72-73
• 4.2.4 100kHz频率下采样数据预处理73-75
• 4.3 基于变步长算法的快速故障定位75-83
• 4.3.1 故障定位图形分析75-78
• 4.3.2 变步长算法说明78-80
• 4.3.3 变步长算法验证80-83
• 4.4 本章小结83-84
• 第5章 测距算法实现及综合仿真测试84-96
• 5.1 算法实现84-87
• 5.1.1 算法基本步骤84-85
• 5.1.2 测距流程85-87
• 5.2 仿真测试87-95
• 5.2.1 正极接地故障时仿真测试87-89
• 5.2.2 负极接地故障时仿真测试89-90
• 5.2.3 两极短路故障时仿真测试90-92
• 5.2.4 两极短路接地故障时仿真测试92-93
• 5.2.5 测距结果说明93-95
• 5.3 本章小结95-96
• 第6章 结论96-98
• 参考文献98-102
• 致谢102-103
• 攻读学位期间发表的学术论文和参加科研情况103-104
• 学位论文评阅及答辩情况表104

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本文编号：811102