柔性直流輸電線路故障測距研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，柔性直流輸電(VSC-HVDC)系統(tǒng)的電壓等級和輸送容量也不斷提高。一旦直流輸電線路發(fā)生故障，可靠、精確的故障測距對于及時修復(fù)線路故障、保障VSC-HVDC系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運行具有極其重要的作用。因此，研究可靠、精確的VSC-HVDC線路的故障測距算法具有十分重要的理論和現(xiàn)實意義。
　　目前，實際VSC-HVDC工程中的故障測距裝置均采用行波原理，行波故障測距算法的可靠性依賴于故障行波波頭的準(zhǔn)確檢測

2、與識別。而最為常用的小波變換方法，在線路發(fā)生遠(yuǎn)距離故障和高阻故障時，特別是在直流電纜當(dāng)中，適用性較差;而且現(xiàn)有的直流輸電線路行波故障測距算法也未能充分考慮行波波速的依頻變化特性，且關(guān)于直流電纜的測距算法研究較少。本文在深入研究S變換理論的基礎(chǔ)上，將S變換應(yīng)用到直流輸電線路故障行波信號的處理和分析中，分別提出了適用于直流架空線和直流電纜的行波故障測距算法。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　1、深入分析了S變換理論在直流輸電線路故障測距中

3、的可行性。闡述了S變換的基本原理，分析其基本性質(zhì)在處理故障行波信號中的優(yōu)勢;深入分析S變換結(jié)果特點，研究其檢測與識別行波波頭的基本原理;仿真驗證了S變換在檢測行波波頭中的準(zhǔn)確性和可靠性，并與小波變換(SWT)對比分析了其在檢測行波波頭中的優(yōu)越性。
　　2、提出了一種基于S變換的VSC-HVDC架空線路單端行波故障測距算法。分析VSC-HVDC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點，總結(jié)故障行波在直流輸電線路中的傳播規(guī)律，給出了根據(jù)極性識別故障行波波頭的方法

4、;利用S變換分析并提取故障行波信號不同頻率分量的幅值-時間曲線，分別用于檢測不同的行波波頭，結(jié)果更為直觀、易于識別，提高了波頭的檢測精度，并保證了在線路全長和高阻情況下的適用性和準(zhǔn)確性;根據(jù)不同波頭之間的時間差消除了波速變量的影響，實現(xiàn)了故障的準(zhǔn)確測距?；赑SCAD的仿真分析表明，該測距算法對不同的故障距離均具有很好的適用性，且不受過渡電阻的影響。
　　3、分析直流電纜的結(jié)構(gòu)、參數(shù)變化特性，研究了適用于直流電纜的相模變換（解耦）

5、方法;分析直流電纜的模量故障行波時頻變化特性，并基于此，提出了一種利用行波時頻特征和S變換的VSC-HVDC電纜故障測距算法。
　　(1)深入研究了帶鎧裝層的直流電纜模型，分析其參數(shù)的依頻變化特性;研究其參數(shù)矩陣的特點，提出了一種直流電纜（考慮鎧裝層）的相模變換方法;分析了其相模變換所得各模量的變化特性，為研究直流電纜的行波測距方法提供了理論基礎(chǔ);
　　(2)研究分析直流電纜的故障行波時頻變化特征，總結(jié)行波衰減和色散對行波波