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电网雷击扰动识别方法及其应用

作　者: 王明军
导　师: 高厚磊; 陈羽
学　校: 山东大学
专　业: 电气工程
关键词: 雷击输电线路母线扰动识别 S变换
分类号: TM863
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

高压输电线路基本采用架空线,因此不可避免的有遭受雷击的可能,众多资料与电网实际运行经验显示,电网输电线路故障跳闸有40%以上由雷击引起,极端情况可接近80%。雷击输电线路会对电力系统的安全稳定运行造成严重的危害。输电线路经受的雷击,按是否引起故障可分故障性雷击和非故障性雷击。引起故障的雷击,会造成保护动作跳闸,根据电力系统现场运行规程,为了快速恢复供电对于重合闸不成功的线路应人工重合一次,这对于雷击故障是没问题的,但对于外力引起的故障,人工重合可能会危及他人生命；未导致故障的雷击可能会造成超高压线路暂态保护的误动,对这种雷电干扰的识别是暂态保护实用化必须要解决的一个棘手问题。在实际运行中需要对电力系统的扰动进行分类以准确实现故障区分,提高供电安全。本文第二章具体介绍了所提出的扰动识别方法,首先,根据山东电网某一特定变电站利用PSCAD/EMTDC搭建了仿真模型对不同的扰动进行仿真,接下来通过对不同扰动下变电站母线电压波形进行分析,提出了利用S变换提取波形特征、构建识别判据的想法,并利用MATLAB编写识别程序对PSCAD/EMTDC得到的仿真数据进行详细分析,验证该识别方法的可行性。第三章介绍了硬件系统的构成和各项技术指标。第四章介绍了后台应用软件的开发和系统实施方案。最后,对研究内容和不足之处进行了总结,并对未来的研究方向进行了展望。论文利用高速数据采集技术、网络通信技术、数据挖掘和信号处理技术以及故障识别理论,开发研制了一套实时监视大气过电压侵入波对电网的扰动监测及其应用系统。该系统采用主从式结构,由高速数据采集及其通信子站和数据综合分析处理主站构成。底层采集终端基于高速DSP、数据总线及GPS技术,在线实时高速采集变电站母线电压和出线电流的暂稳态信号,并通过大容量存储及通讯模块实时上传记录数据；主站综合分析软件利用数据处理、分类、融合和智能分析功能,对引起电网扰动的各种暂态过程进行波形显示和特征提取,实现扰动性质的判别、雷电波幅值和陡度等参数的在线刻画以及故障的精确定位,为雷电监测、防雷设计、输变电设备的状态检修以及调度员对跳闸的原因判别提供技术支持。通过安装雷击扰动识别系统对雷电进行监测,收集电气设备的运行信息,对线路、变电站不同的地理位置、不同的接线形式、设备结构与雷击故障及其影响进行深入分析,可以指导智能电网建设,对不合理的电网与设备结构进行调整完善,不断提高供电可靠性及电网安全稳定。

全文目录

目录  4-6
CONTENTS  6-8
摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
第一章绪论  12-16
  1.1 课题的背景和意义  12-13
  1.2 课题的研究现状  13-14
  1.3 论文的主要工作和创新点  14-16
第二章扰动识别方法研究  16-30
  2.1 模型建立与参数选择  16-20
    2.1.1 线路模型的确定  16-18
    2.1.2 雷电流模型的确定  18-20
    2.1.3 参数选择  20
  2.2 不同扰动典型波形的仿真分析  20-21
  2.3 识别方法探究  21-28
    2.3.1 常用的信号处理方法  21-23
    2.3.2 S变换理论  23-25
    2.3.3 识别原理  25-28
  2.4 识别方法的仿真分析  28-29
    2.4.1 普通短路故障仿真与分析  28
    2.4.2 故障性雷击仿真与分析  28-29
    2.4.3 非故障性雷击仿真与分析  29
  2.5 本章小结  29-30
第三章硬件系统技术分析  30-42
  3.1 技术要求  30
  3.2 传感设备  30-35
    3.2.1 电流互感器传变特性  31-32
    3.2.2 电压互感器传变特性  32-35
  3.3 暂态信号记录装置  35-40
  3.4 本章小结  40-42
第四章后台应用软件的开发  42-52
  4.1 概述  42
  4.2 后台软件分析流程及实现策略  42-46
  4.3 现场运行  46-51
    4.3.1 实施方案  46-47
    4.3.2 硬件运行情况  47-48
    4.3.3 软件运行情况  48-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章总结与展望  52-54
  5.1 总结  52-53
    5.1.1 硬件系统  52-53
    5.1.2 软件系统  53
  5.2 展望  53-54
附录  54-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
攻读学位期间发表的学术论文  69-70
攻读学位期间参加的科研工作  70-71
附件  71

电网雷击扰动识别方法及其应用

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