超高压输电线路暂态电流保护的研究

高压输电线路特别是超高压输电线路保护，直接影响电力系统的安全经济运行。探索新的保护原理和方法，以提高输电线路保护的性能，是继电保护研究领域中的一个重要课题。本文应用现代信号处理理论、小波分析理论和信号的统计分析理论，对故障暂态信号的处理与暂态电流保护原理、判据和运行性能等进行了深入的研究。 论文的前半部分(第二,三,四章)着重研究了故障暂态信号的分析与处理方法。首先给出了暂态电流与暂态电流能量的基本定义。讨论分析了电力设备对行波的影响。提出了通过暂态电流高频分量的能量及其能量比值变化情况定量分析变电站设备对暂态电流高频分量的影响程度的方法。研究了小波变换和多分辨率结构下Mallat小波分解算法分析故障暂态信号的原理和方法，用这一方法研究了故障信号的特点，性质。提出了基于统计分析的高压电网故障暂态信号处理的原理与算法。应用功率谱估计方法讨论了故障高频暂态噪声信号在频率轴上的分布情况，利用功率谱分析结果实现的非参数化系统辨识方法研究了母线分布电容对电流高频暂态信号的衰减特性。 论文的后半部分(第五,六,七章)着重分析了现有基于故障电流的暂态保护原理和判据存在的问题，提出了新的实现方案，并讨论了暂态电流保护的运行性能。利用多分辨分析和小波分解快速算法构成的递推暂态保护判据，可以准确区分故障线路和非故障线路，实现超高速暂态电流保护，计算更为简单方便，计算速度更快。对暂态保护原理进一步的深入研究表明，原有的暂态电流保护方案存在着原理性的缺陷。提出了改进的暂态电流保护方案。讨论了不同的母线分布电容对暂态电流保护判据的影响。仿真计算结果表明，不同母线对地电容条件下，暂态电流保护均可以正确识别故障线路和非故障线路。对操作过电压干扰进行了仿真研究。在断路器手动合闸或重合闸时，暂态电流保护将误动，应暂时退出运行。对雷电过电压干扰的仿真结果表明，在雷电冲击过程中，暂态电流及其能量比值与线路发生故障时的特征都不同。 研究了在串联补偿电容的输电线路上发生故障时，串联补偿电容的MOV非线性保护电路对暂态保护的影响。串补电容MOV保护电路的非线性电流高频分量含量很小。静止补偿器、高压直流输电系统换流器的非线性特性产生的谐波分量含量极少。仿真计算表明，在与暂态保护判据中高频分量对应的频率范围内，其电流对应的功率谱估计值大大低于线路故障时故障电流的功率谱估计值，因此它们都不会对暂态电流保护的正常工作产生影响。