基于磁场测量的输电线路故障行波检测方法研究

发布时间：2017-07-27 03:02

  本文关键词：基于磁场测量的输电线路故障行波检测方法研究

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【摘要】：电网是当今世界覆盖面最广、结构最复杂的人造系统之一,输电架空线路穿行于山野,城市电缆线路深埋于地下,发生故障时,故障点查找极为困难。故障如不能及时排除,易引发多重故障,甚至导致大面积停电事故,严重危及电网安全。现有行波定位技术都是从变电站检测故障行波,易受变电站噪声干扰等复杂环境影响,检测准确度有限。为此,论文研究了基于磁场测量的输电线路故障行波检测新方法。论文首先详细阐述了输电线路周围磁场分布分析的三种方法：等效电荷法、有限差分法和有限元法。通过场域范围、边界形状、分裂导线、介质种类四个方面的比较,充分考虑了有限元法比其他方法更适用于边界形状复杂的输电线路,且不需作近似假设,只要导线剖分足够密即能获得更精确的暂态磁场信号。因此,建立了基于有限元理论的Maxwell软件的暂态磁场仿真,通过检测磁场信号可获得线路暂态故障行波信号的各种特征信息。论文继续分析了集合经验模态分解(EEMD)理论,提出基于EEMD方法分析暂态行波信号,准确检测到暂态行波到达时间,有效提高了智能电网暂态行波信号检测的精确度。此外,还介绍了一种新型的输电线路故障行波检测装置。该行波检测装置由磁场传感器、中央处理单元、北斗卫星时钟单元、4G通信单元、太阳能供电模块五个部分所组成,放置在输电网沿线杆塔上,与其配套的远程终端计算机则被安置在变电站处。当故障发生时,行波检测装置通过各功能单元之间的相互配合,检测并发送行波信息,能实现快速准确的故障检测,其运用实现可行。论文从基础理论、方法分析到运用实现三方面对提取的基于磁场测量的输电线路故障行波检测方法进行了详细研究,建立了一个完备的体系。该方法可有效提高智能电网暂态行波信号检测的准确度,对整个电网的高效、经济地运行有及其重要的意义,为智能电网输电线路故障行波检测领域的研究提供了新思路。
【关键词】：智能电网 暂态行波 瞬态磁场 有限元法 EEMD分解
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM75
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 电流行波检测技术12
• 1.2.2 电压行波检测技术12-14
• 1.2.3 智能电网行波检测技术14-15
• 1.3 非接触式行波检测15-16
• 1.4 论文所作的工作16-17
• 第二章 输电线路磁场分析方法及仿真分析17-34
• 2.1 输电线路磁场分布分析方法17-27
• 2.1.1 等效电荷法17-20
• 2.1.2 有限差分法20-22
• 2.1.3 有限元法22-25
• 2.1.4 分析方法的比较25-27
• 2.2 故障情况下的磁场特性27-28
• 2.3 基于有限元理论的磁场仿真分析28-33
• 2.3.1 Maxwell软件的自适应网格剖分技术28-30
• 2.3.2 输电线路二维磁场模型30-31
• 2.3.3 利用有限元法分析输电线路磁场31-33
• 2.4 小结33-34
• 第三章 基于EEMD分解的行波信号分析34-46
• 3.1 EEMD的基本理论34-38
• 3.1.1 本征模态函数34-35
• 3.1.2 EEMD的基本算法35-37
• 3.1.3 求取瞬时频率算法37-38
• 3.2 常见函数分解方法与EEMD的对比38-44
• 3.2.1 理论对比38-39
• 3.2.2 仿真对比39-41
• 3.2.3 不同位置、故障类型情况下的仿真分析41-44
• 3.3 小结44-46
• 第四章 基于磁场测量的输电网行波检测装置设计46-58
• 4.1 行波检测系统的方案设计47-48
• 4.2 行波检测装置的组成48-51
• 4.2.1 磁场传感器48
• 4.2.2 中央处理单元48-49
• 4.2.3 北斗卫星时钟单元49
• 4.2.4 4G通讯单元49-50
• 4.2.5 太阳能供电单元50-51
• 4.3 磁场传感器的设计51-55
• 4.3.1 磁场传感器原理51-52
• 4.3.2 磁场传感器硬件设计52-53
• 4.3.3 磁场传感器对低频磁场的屏蔽53-55
• 4.4 检测的工作流程55-56
• 4.5 行波检测装置的特点56-57
• 4.6 小结57-58
• 全文总结与展望58-60
• 主要研究成果58
• 特点与创新58-59
• 展望59-60
• 参考文献60-65
• 致谢65-67
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文67

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本文编号：579472