基于emtp的输电线路故障测距仿真研究本科论文.doc
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1、基于EMTP的输电线路故障测距仿真研究 毕业设计论文 基于EMTP的输电线路故障测距仿真研究 IUndergraduate Design(Thesis)INVESTIGATION OF TRANSMISSION LINE FOR FAULT LOCATION BASED ON EMTP SIMULATION BYLU Chuan Supervised byLecture CHEN Fan School of Electric Power Engineering Nanjing Institute of Technology June 2010毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本
2、人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名: 日 期: 指导教师签名: 日期: 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印
3、、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名: 日 期: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 日期: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权
4、 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期: 年 月 日导师签名: 日期: 年 月 日指导教师评阅书指导教师评价:一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况 优 良 中 及
5、格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)指导教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价:一、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符
6、合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)评阅教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价:一、答辩过程1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格
7、2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)教研室主任(或答辩小组
8、组长): (签名)年 月 日教学系意见:系主任: (签名)年 月 日摘要高压架空线路的准确故障测距是从技术上保证电网安全、稳定和经济运行的重要举措之一,具有巨大的社会和经济效益。长期以来,高压输电线路的准确故障测距受到电网运行和管理部门以及专家学者的广泛重视。本文在继承前人大量研究成果的基础上,首先,比较全面的对已有的故障测距方法进行了概述,分析现有的故障测距方法的主要优缺点。其次,基于行波的输电线路双端测距算法只用到了到达故障线路两侧母线的第一个故障初始行波波头,其可靠性高;但行波波速对其定位精度存在一定的影响;实际的波速受到线路参数频变及地理位置、气候等诸多因素的影响;本文介绍了一种双端行
9、波故障测距新方法,该方法利用故障初始行波和反射行波到达线路两端的时刻来进行故障定位,有效降低了行波波速的不确定和输电线路长度差异对定位结果的不利影响,提高了定位精度。接着,利用EMTP进行了仿真计算,仿真结果证明了其准确性。最后,对输电线路故障测距的研究与应用前景进行了展望。关键词: 输电线路,行波,双端故障测距,波速 AbstractAccurate fault location will lighten the work of seeking for the fault and facilitate quicker repair and restoration to reduce the
10、damages due to stop of power supply, once faults occur on the transmission line. To ensure proper operation of the system, it is of great importance to determine the exact fault location when fault happens. For many years, accurate fault location of high voltage transmission line has been paid much
11、attention to.On the basis of a lot of predecessors achievement, at first, some existing methods of transmission line fault location are summarized and those methods primary merits and disadvantages are analyzed as well. At second, based on the travelling wave, double ended approach only deals with t
12、he first transient travelling wave reaching the two buses of the fault line. Although it has higher reliability, its location accuracy can also be affected by the wave speed which will be influenced by such factors as geographical position, climate, line parameter changes because of the frequency va
13、riation. A new double terminal method of travelling wave fault location is introduced in this paper, which can effectively lower the influence of travelling wave speed and transmission line arc. The arriving intervals of the travelling wave from the fault location and reflected wave from fault locat
14、ion are recorded, then these intervals and location are used by the new method and the fault location is obtained by avoiding the wave speed and transmission line arc influences. Then, the results of EMTP simulation show that this method is available and accurate. Finally, the prospects in the resea
15、rch and application of fault location algorithms are described. Key words: Transmission line, travelling waves, double fault location, wave speed目录摘要IABSTRACTII1绪论- 1 -1.1故障测距的作用- 1 -1.2故障测距的基本方法- 1 -1.3故障测距装置的基本要求- 2 -1.4故障测距的研究现状及其发展- 3 -1.5 本文的主要工作- 4 -2 行波法测距原理及方案选择- 6 -2.1 行波的基本概念- 6 -2.2 行波源-
16、8 -2.3 行波的反射与折射- 9 -2.4 波的衰减和变形- 12 -2.5 行波法测距的分类- 13 -2.6 几种测距的比较- 15 -2.7 方案选择- 17 -2.8 本章小结- 19 -3 EMTP仿真及其结果- 20 -3.1 ATP-EMTP程序介绍- 20 -3.2 EMTP仿真- 23 -3.3 本章小结- 34 -4 总结与展望- 35 -4.1 全文总结- 35 -4.2 对今后工作的展望- 35 -谢辞- 37 -参考文献- 38 -附录1:外文资料翻译- 39 -A1.1译文:基于EMTP的数字故障测距算法实际问题的研究- 39 -A1.2原文:- 48 -1绪论
17、1.1 故障测距的作用 输电线路是电力系统的重要组成部分,它承担着输送电能的重要任务,是发电厂和用户之间的纽带,同时也是电力系统安全稳定运行的基础。随着现代电力系统输送容量和电压等级的不断提高,供电网络规模也不断扩大,输电线路故障对电力系统和人们日常生活的影响也越来越大。由于高压输电线路分布范围广、穿越的地区较多、气候条件多变等因素的存在导致其运行环境恶劣,容易发生故障。一旦发生故障,巡线工作比较困难而且需要消耗大量的时间,尤其是表面没有明显痕迹的闪络等瞬时性故障给故障点的确定带来很大的麻烦,而此类故障占总故障的比例高达90%-95%。准确快速的故障定位不但可以缩短故障点的查找时间、减轻巡线强
18、度,节约了人力物力,而且可以及时发现线路中的薄弱环节,尽早对绝缘隐患采取必要的防范措施,使故障得到及时的处理并迅速恢复供电,提高运行的可靠性,减小因停电而造成的损失1。1.2 故障测距的基本方法 常用的故障测距方法按其工作原理来分,主要有阻抗法、故障分析法和行波法三种测距方法。(1)阻抗法阻抗法是根据故障时在测量点测到的电压和电流来计算出故障回路的阻抗。由于线路长度与阻抗成正比,因此可根据此方法求得测量点到故障点的距离。阻抗法的优点是简单可靠,缺点是由于受到过渡电阻、线路不完全对称以及电压、电流变换器误差等因素的影响会造成测距精度比较差。 (2)故障分析法 故障分析法的基本原理是利用故障时记录
19、下来的电压、电流波形图对故障进行分析计算,从而实时求出故障距离。它与阻抗法的主要区别在于不以测量阻抗为基础,因而具有广泛的适应性。 故障分析法的优点是经济简单,随着微机故障录波装置的开发应用和电力系统调度自动化的迅速发展,可以自动完成测距,而线路两端电气量的应用又使故障测距精度大幅度提高,因此有着很大的发展前景。 (3)行波法 行波法测距主要是通过测量故障时的电压、电流行波在线路上的传播时间从而计算出故障距离。行波法测距测量的精度高,且不受故障点电阻和线路结构等因素的影响。它测量时利用的是来自电流互感器的暂态电流行波信号,因此不需要特殊的信号耦合设备,投资小,易于推广2。综上所述,目前来看行波
20、测距法优于阻抗法和故障分析法,随着行波测距装置的不断完善和发展,行波测距法将体现出快速、准确定位的优越性。 1.3 故障测距装置的基本要求为了充分发挥故障测距的作用。故障测距装置应满足准确性、可靠性、经济性和方便性的要求。(1) 可靠性测距装置的可靠性包括不拒动和不误动两方面。不拒动是指被监视的线路内部发生各种可能的故障时,测距装置能够正确的动作,并给出正确的测距结果;不误动是指被监视的线路外部发生故障以及系统遇到各种干扰时,装置不会发出错误的测距指示信号,同时测距装置应既能测定永久性故障,也能测定瞬时性故障。(2) 准确性故障测距装置最重要的要求就是准确性,过低的准确性意味着装置的失效。要提
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