基于形态滤波技术的电力系统行波保护的研究

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1、声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《》，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：盆塞日期：·I胂}．t、t关于学位论文使用授权的说明本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：①学校有权保管、

2、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文：③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。(涉密的学位论文在解密后遵守此规定)作者签名：日期：硼6．1、；导师签名：玉必日期：趔：L』=华北电力电力大学硕士学位论文1．1课题背景及意义第一章绪论目前在输电线路上广泛采用的是反应工频电气量的继电保护装置。这些继电保护装置的构成原理是建立在反应工频电压、电

3、流或其组合的功率方向、阻抗等基础上的“1。随着电力系统的迅速发展，大容量机组和超高压输电线路的出现与增多，对继电保护的动作速度提出了更高的要求。3。众所周知，减小继电保护的动作时间是增大输电线路传输容量和提高系统稳定性的简单有效的措施之一。基于以上原因，人们把目光投向了基于暂态故障信息构成的超高速继电保护的研究中，即出现了行波保护”。。行波保护是基于线路发生故障时由故障点发出并向线路两侧传播的暂态行波信号的特征而实现的一种超高速保护，其突出的优点是动作迅速且灵敏度高。近年来，随着小波理论和数学形态学在信号处理

4、中的应用，以及高速A／D转换器、数字信号处理器、全球定位系统(GPS)和光纤通信的出现及应用，客观上为行波保护的研究注入了新鲜的血液，使得行波保护的广泛应用成为了可能。““。目前的行波保护都不同程度的存在可靠性差的问题“‘”1，主要表现在行波信号的不确定性、抗干扰能力差及行波保护自身原理有缺陷等方面。这些因素成为目前行波保护研究的最大障碍，而行波保护要走向广泛的实用化就必须要解决其可靠性差的问题。因此对行波保护尤其是行波保护可靠性的研究是一个具有深远意义的课题。1．2输电线路行波保护的发展历史及现状1．2．1

5、行波保护的发展历史行波保护研究的起源可以追溯到T．V．Stringheld等人1957年在AIEE上发表的文章，该文报道了利用故障行波在输电线路不连续点处的反射进行故障探测的试验““。而真正引起人们对行波保护研究兴趣的是70年代由瑞典通用电气公司研制成功并投入美国Bonneville电力局500kv输电线路试运行的第一套行波保护装置以及日本Takagi和Chamia等人利用行波差动保护原理研制出了行波差动继电器。我国于1978年开始研究行波保护，并于80年代初从瑞典引进两套RALDA型行波保护装置，分别安装在

6、东北500kv电网(锦辽线)和华中电网(平武线)。70年代末80年代初是行波保护研究的一个高潮，这个阶段的理论研究和装蚤研究奠定了行波保护的基础，也为今后的行波保护研究积累了重要的经验。但是，由于行波本身的高华北电力电力大学硕士学位论文频暂态性质、原理缺陷以及数学工具、传感器和技术条件的限制，该阶段所研制的保护装置性能不够稳定，可靠性较差””。从1983年起，行波保护研究出现了新动向。主要有：P．A．Crossly等人提出了行波距离保护：A．T．Johns等人提出了利用噪声的保护，利用80kHz左右行波分量：

7、国内学者提出了行波方向保护及快速距离保护。与此同时一系列基于数字技术的行波保护算法问世，如相关法、最大相似法、波形识别法等。实际装置有BBC公司研制的LR一9l方向保护和A．T．Johns等人研制的幅值比较式方向保护。但是受实际设备及数学工具的限制，这个时期的行波保护研究仍然存在很多问题““”1。80年代末兴起的小波分析理论“61以及近年来广泛应用于信号处理的数学形态学理论“71”为行波保护提供了良好的数学分析手段。小波变换具有良好的时频局部化能力但计算量大，对硬件电路要求高；数学形态学计算量小，能准确反应信

8、号的突变信息但没有分频特性”⋯。二者的结合使用为行波保护研究带来的新的机遇。同时，微机技术与现代通信技术的飞速发展，为行波保护的研究提供了客观的条件。目前，行波保护的研究日趋成熟，然而还存在一定的问题，主要表现在可靠性差。例如保护对电压过零时发生单相故障的失灵，母线结构对某些行波保护原理的影响，噪声污染、网络操作以及雷电冲击等于扰对行波保护的影响仍然没有得到很好的解决。1．2．2行波保护的分类与现状