输电线路雷击故障仿真分析及其电磁特征分类研究

发布时间：2017-10-13 09:41

  本文关键词：输电线路雷击故障仿真分析及其电磁特征分类研究

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【摘要】：电力系统的运行统计数据表明,雷击是引起输电线路故障的重要原因。通过长期的运行经验和科学研究,掌握了多种降低雷电危害的措施,传统的防雷措施对减少雷电造成的危害并没有达到理想的水平,雷电引发故障的情况时有发生,因此有必要在在线路遭受雷击引发故障后自动将故障部分切除,同时雷击未引发故障时则保护不会动作。雷击输电线路或电力元件后,通常会产生两种情况：雷击故障时,行波保护应可靠动作,而雷击未故障时则应可靠不发生动作。针对行波保护可能出现的错误动作,需要寻找一种准确且具有实时性的判断方法,可以对两种雷击情况加以辨别。本文首先介绍了电磁暂态仿真的基础和雷电的基本知识,利用这些基础知识,分别构建了不同元件的仿真模型,用ATP-EMTP搭建了进行输电线路暂态仿真的基本模型。重点研究了冲击电晕和耦合地线的模型,在绕击和反击情况下,冲击电晕和耦合地线同时考虑对电力系统暂态计算的影响。通过研究冲击电晕和耦合地线的产生机理和等值电路,搭建了仿真模型,仿真结果表明,两种因素综合考虑,对雷击后的故障电压产生了一定影响。同时分析了绕击和反击波形特征的差异,这些差异绕击和反击的区分。通过改变线路的结构和参数,模拟不同类型和不同位置的雷击,分别获取雷击杆塔未故障、雷击杆塔故障、雷击避雷线未故障、雷击避雷线未故障、雷电绕击导线故障四种情况下的波形。利用数学形态学的滤波作用,选取扁平化结构元素对仿真所得波形进行滤波处理,可以减少毛刺部分对判断结果的影响。对上述滤波之后的波形,利用拟合直线的方法,提取不同故障情况下的暂态特征,利用这些特征构成了判别故障雷击和非故障雷击的判据,为行波保护的动作提供依据。通过仿真显示,该思路可以改善故障区分的可靠性。
【关键词】：雷击线路 白日朗法 故障仿真 数学形态学 暂态特征分类
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM75;TM863
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 本课题研究的背景和意义10-11
• 1.2 雷电过电压暂态特征提取和识别方法研究现状11-13
• 1.3 数学形态学的发展及其工程应用13-14
• 1.4 本文研究的主要内容14-15
• 第2章 电磁暂态计算模型及雷电参数15-26
• 2.1 电磁暂态计算模型的建立15-19
• 2.1.1 电感的等值计算模型15-16
• 2.1.2 电容和电阻的等值计算模型16-17
• 2.1.3 单相无损线的等值计算电路17-19
• 2.2 雷电放电理论及雷电参数19-25
• 2.2.1 雷电放电的过程19
• 2.2.2 雷电放电参数及仿真波形19-22
• 2.2.3 输电线路雷电过电压类型22-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 输电线路雷击仿真模型26-46
• 3.1 杆塔模型26-27
• 3.2 接地电阻模型27-28
• 3.3 绝缘子及模型28-29
• 3.4 仿真线路参数29
• 3.5 冲击电晕的计算模型及影响29-33
• 3.5.1 冲击电晕的伏库特性30
• 3.5.2 冲击电晕的起始电场30-32
• 3.5.3 冲击电晕的等效模型32-33
• 3.6 耦合地线的模型及影响33-35
• 3.6.1 耦合地线的等值电路33-34
• 3.6.2 耦合地线的等效模型34-35
• 3.7 考虑冲击电晕和耦合地线的电磁暂态仿真35-44
• 3.7.1 绕击和反击仿真波形35-44
• 3.7.2 绕击和反击波形对比分析44
• 3.8 本章小结44-46
• 第4章 基于数学形态法的雷击故障识别46-61
• 4.1 数学形态学的基础理论知识46-51
• 4.1.1 二值数学形态学46-49
• 4.1.2 灰值形态学49-51
• 4.2 雷击线路的电磁暂态特征51-57
• 4.2.1 雷击杆塔52-55
• 4.2.2 雷击避雷线档距中央55-56
• 4.2.3 雷电绕击导线56-57
• 4.3 数学形态学用于故障归类57-60
• 4.3.1 故障行波与非故障行波的识别方法58-59
• 4.3.2 电磁暂态仿真验证59-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 结论与展望61-62
• 5.1 结论61
• 5.2 展望61-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果66-67
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作67-68
• 致谢68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 王希;李振;彭向阳;李志峰;何金良;;耦合地线架设位置及根数对500/220kV同塔4回线路防雷特性影响[J];高电压技术;2012年04期

2 董杏丽,葛耀中,董新洲;行波保护中雷电干扰问题的对策[J];中国电机工程学报;2002年09期

3 向东阳,王公宝,马伟明,张文博;基于FFT和神经网络的非整数次谐波检测方法[J];中国电机工程学报;2005年09期

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本文编号：1024166