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1 篇 学位论文

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1 篇 电子文献
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学科分类号

1 篇 工学
- 1 篇 电气工程

主题

1 篇 行波传播特性
1 篇 故障电流微分方程...
1 篇 故障电流特征参数
1 篇 输电线路故障定位
1 篇 等值特征阻抗
1 篇 扩展极母线保护
1 篇 混合双端直流输电...
1 篇 故障演化过程

机构

1 篇 天津大学

作者

1 篇 王健

语言

1 篇 中文

检索条件"主题词=故障演化过程"

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详细简洁

排序：

混合双端直流输电系统故障定位方法研究

混合双端直流输电系统故障定位方法研究

引用

作者：王健天津大学

学位级别：博士

混合直流输电技术(Hybrid High Voltage Direct Current,Hybrid HVDC)具有输送容量大、输送距离远、控制调节迅速、线路损耗小、建设成本低、不存在同步运行稳定性问题以及多种拓扑可供选择等优势,为远距离电能输送、跨区域电网互联、... 详细信息

混合直流输电技术(Hybrid High Voltage Direct Current,Hybrid HVDC)具有输送容量大、输送距离远、控制调节迅速、线路损耗小、建设成本低、不存在同步运行稳定性问题以及多种拓扑可供选择等优势,为远距离电能输送、跨区域电网互联、可再生能源并网提供了有效途径,在电力系统中的应用日益广泛。统计数据表明输电线路是直流系统中故障发生频率最高的元件,故障定位是尽快找到故障点位置进而恢复供电的重要手段。因此,研究混合双端直流输电系统的故障定位对于减少故障影响和经济损失、提高供电可靠性和电力系统的安全运行水平具有重要理论意义和实用价值。由于系统拓扑结构存在明显差异,常规直流系统和柔性直流系统的输电线路故障定位方法对混合直流系统的适用性存疑,混合双端直流输电系统的故障定位方法还不完善。针对上述问题,本文围绕“混合双端直流输电系统故障定位方法”开展了一系列的研究,主要工作总结如下,(1)基于行波的折反射原理,本文分别建立了输电线路两端母线和故障点处的柏德生等值电路,分析了故障行波在LCC-MMC混合直流系统中的折反射特性,以及在整流侧直流母线处反射波极性与直流滤波器幅频特性的关系。在此基础上,研究了系统分别采用具有不同幅频特性的A型直流滤波器和B型直流滤波器情况下现有行波故障定位方法的适用性,揭示了采用B型直流滤波器则无法根据极性区分故障点反射波和对端母线反射波,现有的单端行波法故障定位方法不适用。(2)提出了基于行波传播特性的混合双端直流输电系统故障定位方法。针对极对地故障,将故障网络解耦为线模网络和地模网络,利用故障行波在不同模态网络中传播速度不同的特性推导出模态行波到达线路末端的时间差与故障距离的函数关系,给出了故障定位公式。针对极对极故障,分析了不同故障区段和不同故障点过渡电阻情形下的故障行波传播路径,由此推导出到达线路两端的前三个波头的传播路径与故障距离的函数关系,利用故障行波传播路径比实现故障定位。为提高故障定位精度,本文研究了一种数据预处理方法,将其与经验模态分解结合用于故障行波波头的提取。(3)提出了基于等值特征阻抗的混合双端直流输电系统故障定位方法。根据电力电子器件导通状态的变化将直流线路故障后的演化过程划分为多个阶段,探究了故障点过渡电阻大小对故障演化过程的影响,重点分析了不同演化阶段之间的转换条件,提出了一种自适应判据用于判断故障演化过程进入交流馈入阶段的时刻。基于交流馈入阶段电气量的特征谐波,本文定义了直流线路上任意点的等值特征阻抗,推导了故障距离与逆变侧直流母线处等值特征阻抗间的函数关系,由此实现故障定位。研究了提取交流馈入阶段特征谐波分量的算法。(4)提出了基于故障电流微分方程系数的混合双端直流输电系统故障定位方法。基于直流线路故障演化过程的电容放电阶段,本文建立了混合直流输电系统的故障等值电路,由此分别推导出整流侧和逆变侧的故障电流微分方程,利用微分方程系数与故障距离的函数关系实现故障定位。为提高故障定位精度,分析了LCC侧故障电流和MMC侧故障电流对定位精度的影响,得出了在LCC-MMC混合直流输电系统中选择MMC侧电流更有利于故障定位的结论。分析了微分方程系数的提取误差对故障定位精度的影响,研究了利用Prony算法从故障电流中比较精确提取出微分方程系数的方法。(5)提出了基于故障电流特征参数的混合双端直流输电系统极对极故障定位方法。通过构建电容放电阶段的故障等值电路推导出整流侧和逆变侧的故障电流表达式,分别得到逆变侧故障电流振荡频率、整流侧故障电流衰减常数这两个故障电流特征参数与故障距离之间的函数关系,将二者结合构建出综合故障定位方程。研究了故障电流特征参数的提取算法,将泰勒展开式与待定系数法相结合从逆变侧故障电流中提取振荡频率,利用局部差分代替微分从整流侧故障电流中提取衰减常数。(6)针对LCC-MMC混合双端直流输电系统的现有极母线保护原理不能保护直流滤波器支路的现状,提出一种混合直流系统的扩展极母线保护原理。通过构建正常运行状态、保护范围内元件故障和直流输电线路故障情况下的等值电路,分析了每种情况下各测量点直流电流的方向,在此基础上提出基于直流电流方向的扩展极母线保护判据,研究了保护在交流系统故障情况下的选择性问题。最后通过仿真验证了保护对区内外故障具有明确的选择性。

关键词：混合双端直流输电系统输电线路故障定位行波传播特性故障演化过程等值特征阻抗故障电流微分方程系数故障电流特征参数扩展极母线保护

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