基于暫態(tài)信號(hào)的配電網(wǎng)故障定位方法及其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
2019年06月05日 10:48         所屬學(xué)院: []          點(diǎn)擊:


湖南省大學(xué)生研究性學(xué)習(xí)和創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃

項(xiàng)  目  申  報(bào) 

 

項(xiàng)目名稱: 

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學(xué)校名稱

長沙理工大學(xué)

學(xué)生姓名

學(xué)  號(hào)

專      業(yè)

性 別

入 學(xué) 年 份

鄧清波

201621030617

電氣工程及其自動(dòng)化(卓越)

2016

畢嵐溪

201621030105

電氣工程及其自動(dòng)化(卓越)

2016

 

201524050506

電氣工程及其自動(dòng)化

2015

 

201523060324

電氣工程及其自動(dòng)化

2015

  

201524050121

電氣工程及其自動(dòng)化

2015

指導(dǎo)教師

  

職稱

  

項(xiàng)目所屬

一級(jí)學(xué)科

470

項(xiàng)目科類(理科/文科)

  

學(xué)生曾經(jīng)參與科研的情況

本團(tuán)隊(duì)成員全部來自電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè),在實(shí)驗(yàn)室有過一定的專業(yè)培 訓(xùn)和實(shí)踐經(jīng)歷,具有較為扎實(shí)的專業(yè)基礎(chǔ)和良好的團(tuán)結(jié)協(xié)作能力。團(tuán)隊(duì)成員對(duì)該 創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目抱有很大興趣,在保證正常理論學(xué)習(xí)的同時(shí),勤于動(dòng)手實(shí)踐, 并取得了一定的成績。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人鄧清波同學(xué),學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀,理論基礎(chǔ)扎實(shí),動(dòng)手能力強(qiáng),富有創(chuàng)新精神,具有較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)組織管理能力。曾獲得第十挑戰(zhàn)杯全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等獎(jiǎng),第十五屆“挑戰(zhàn)杯”中國銀行全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎(jiǎng)。

項(xiàng)目組成員專業(yè)理論基礎(chǔ)扎實(shí),學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀,自學(xué)能力較強(qiáng),團(tuán)隊(duì)協(xié)作意識(shí)強(qiáng),對(duì)設(shè)計(jì)與開發(fā)工作有濃厚的興趣,有較強(qiáng)的科研創(chuàng)新潛力,具備一定的開發(fā)設(shè)計(jì)能力。其中,秦玥同學(xué)現(xiàn)任院學(xué)生會(huì)分團(tuán)委副書記,曾獲得第十挑戰(zhàn)杯全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等獎(jiǎng),第十五屆“挑戰(zhàn)杯”中國銀行全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎(jiǎng);曾赟同學(xué)曾獲得第十挑戰(zhàn)杯全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等獎(jiǎng),第十五屆“挑戰(zhàn)杯”中國銀行全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎(jiǎng),第三屆湖南省“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽一等獎(jiǎng);畢嵐溪同學(xué)曾主持校科技立項(xiàng)一項(xiàng),申請(qǐng)專利一項(xiàng)。

指導(dǎo)教師承擔(dān)科研課題情況

[1] 國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目,51207013:智能電網(wǎng)精確時(shí)間同步理論與技術(shù)研究,2013.1-2015.12,24 萬元,結(jié)題,主持

[2] 湖南省教育廳一般項(xiàng)目:含分布式電源的配電網(wǎng)故障行波定位理論和方法研究,2015.9-2018.9,1 萬元,在研,主持

[3] 國 家 重 點(diǎn) 研 發(fā) 計(jì) 劃 , 大 型 交 直 流 混 聯(lián) 電 網(wǎng) 運(yùn) 行 控 制 和 保 護(hù)(2016YFB0900600),2016.07-2021.06,6300 萬元,在研,骨干研究人員

[4] 國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,智能配電網(wǎng)微型同步相量測(cè)量應(yīng)用技術(shù)(2017YFB0902903), 2017.07-2020.12,5000 萬元,在研,骨干研究人員

項(xiàng)目研究和實(shí)驗(yàn)的目的、內(nèi)容和要解決的主要問題

一、研究目的

本團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)教師長期從事輸電網(wǎng)、配電網(wǎng)故障定位、保護(hù)方法的研究。本項(xiàng)目基于指導(dǎo)教師前期的研究成果,擬借鑒輸電線路暫態(tài)信號(hào)傳輸特性與定位方法相關(guān)原理,將其應(yīng)用于配電網(wǎng)中。

本項(xiàng)目充分結(jié)合指導(dǎo)教師的前期科研成果,以本科大二課程Matlab在電力系統(tǒng)分析中的應(yīng)用》和本科大三課程《高電壓技術(shù)》中的理論知識(shí)為基礎(chǔ),借助電氣學(xué)院搭建的配電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室和暫態(tài)信號(hào)故障定位實(shí)驗(yàn)平臺(tái),將理論知識(shí)與工程實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合,力求培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)開展理論研究、積極設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案培養(yǎng)工程動(dòng)手能力。

本項(xiàng)目將具體完成以下三點(diǎn)理論研究和一點(diǎn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì):

(1)對(duì)樹形結(jié)構(gòu)的配電網(wǎng)故障暫態(tài)信號(hào)傳輸特性進(jìn)行理論研究和仿真分析;

(2)結(jié)合本科大二課程《Matlab》的學(xué)習(xí),將小波包變換應(yīng)用于暫態(tài)信號(hào)的提?。?/span>

(3)提出一種基于多端故障行波時(shí)差的配電網(wǎng)故障行波定位新方法;

(4)利用學(xué)院搭建的配電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),設(shè)計(jì)相關(guān)試驗(yàn),并驗(yàn)證項(xiàng)目提出方法的正確性。

 

 

 

二、研究內(nèi)容

1、配電網(wǎng)故障暫態(tài)信號(hào)傳輸特性分析

學(xué)習(xí)本科大三課程《高電壓技術(shù)》,著重學(xué)習(xí)課本中“暫態(tài)信號(hào)波過程理論”,學(xué)習(xí)暫態(tài)信號(hào)產(chǎn)生機(jī)理,折、反射特性,波形的色散特性,掌握研究對(duì)象的理論知識(shí);基于此,學(xué)習(xí)PSCAD仿真軟件,搭建配電網(wǎng)模型,模擬各種故障類型、故障地點(diǎn)和故障程度,高頻暫態(tài)信號(hào)在配電網(wǎng)的傳輸特性,全面總結(jié)不同故障情況下暫態(tài)信號(hào)的傳輸特性

2、基于小波包分解和重構(gòu)的暫態(tài)信號(hào)主頻分量提取

充分結(jié)合本科大二課程Matlab》中學(xué)習(xí)的小波包分解和重構(gòu)理論,將寬頻帶暫態(tài)信號(hào)進(jìn)行小波包分解,得到不同頻帶的暫態(tài)波形,對(duì)每一個(gè)頻帶的暫態(tài)波形進(jìn)行重構(gòu),提取暫態(tài)波形能量最大的頻段,所對(duì)應(yīng)的波形信息,即為暫態(tài)信號(hào)的主頻分量。

3、基于多端故障行波時(shí)差的配電網(wǎng)故障行波定位新方法

學(xué)習(xí)文獻(xiàn)的檢索方法,在中國知網(wǎng)上下載相關(guān)文獻(xiàn),深入學(xué)習(xí)現(xiàn)有的基于暫態(tài)信號(hào)的故障定位方法,比較其優(yōu)缺點(diǎn),并在此基礎(chǔ)上,擬提出一種基于雙端暫態(tài)信號(hào)定位原理的多端配電網(wǎng)故障支路判定新指標(biāo)—故障支路判定矩陣,利用該矩陣元素的數(shù)值特征實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)故障支路的判定;進(jìn)一步定位故障點(diǎn)精確位置。

4、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

利用學(xué)院搭建的配電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),搭建具有四條饋線、多分支的配電網(wǎng)絡(luò),在每一個(gè)分支末端配置暫態(tài)信號(hào)檢測(cè)裝置,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,驗(yàn)證本項(xiàng)目提出的基于暫態(tài)信號(hào)的配電網(wǎng)故障定位方法的可行性。

三、設(shè)計(jì)方案

1、配電網(wǎng)暫態(tài)信號(hào)傳輸特性研究

學(xué)習(xí)PSCAD虛擬仿真軟件,并搭建配電網(wǎng)仿真分析模型。首先, 在配電網(wǎng)PSCAD仿真模型中設(shè)置短路,考慮架空線路-電纜混合線路、分支節(jié)點(diǎn)處、母線處、及短路點(diǎn)參數(shù)(不同故障點(diǎn)位置、不同故障類型、不同故障初相角)對(duì)故障暫態(tài)信號(hào)傳輸特性的影響; 其次,對(duì)產(chǎn)生的暫態(tài)信號(hào)進(jìn)行解耦變換,經(jīng)過三相線路解耦后,故障暫態(tài)信號(hào)變換為彼此獨(dú)立的線模暫態(tài)信號(hào)和零模暫態(tài)信號(hào),理論研究和仿真分析線模暫態(tài)信號(hào)和零模暫態(tài)信號(hào)的依頻特性(線路電阻、波阻抗、波速度均是頻率的函數(shù)),并研究線模暫態(tài)信號(hào)和零模暫態(tài)信號(hào)在不同傳輸路徑、不同傳輸材質(zhì)、不同故障情況下暫態(tài)信號(hào)的傳輸特性,以及色散和衰減的情況;最后,從機(jī)理層面上全面總結(jié)暫態(tài)信號(hào)傳輸特性。

 

2、基于小波包分解和重構(gòu)的暫態(tài)信號(hào)主頻分量提取

小波包分解是一種有效的時(shí)頻分析手段,特別對(duì)于頻率很高的暫態(tài)信號(hào),可以實(shí)現(xiàn)全頻段分解,以1MHz采樣率為例,基于奈奎斯特采樣定理可知,原始暫態(tài)信號(hào)范圍為0-500kHz,對(duì)原始暫態(tài)信號(hào)進(jìn)行6層小波包分解,分解示意圖如圖1所示:

 

1 小波包信號(hào)分解示意圖

6層小波包分解,將原始信號(hào)分解為26 = 128個(gè)頻段,對(duì)每一個(gè)頻段進(jìn)行小波包重構(gòu),即可獲得重構(gòu)后各頻段的原始暫態(tài)信號(hào),提取2kHz暫態(tài)信號(hào)以上能量最大的頻段波形進(jìn)行分析,提取暫態(tài)初始波頭信息,如圖2所示,圖2(a)為原始暫態(tài)信號(hào),圖2(b)為小波包分解、重構(gòu)后能量最大的暫態(tài)信號(hào)波形。從該頻段信號(hào)中可以獲取初始暫態(tài)信號(hào)的到達(dá)時(shí)刻。

 

2(a) 原始暫態(tài)電壓波形           圖2(b) 2kHz暫態(tài)信號(hào)以上能量最大的頻段波形

3、基于多端故障行波時(shí)差的配電網(wǎng)故障暫態(tài)定位新方法

基于單一暫態(tài)信息的故障定位方法,可靠性得不到保障;而且配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分支眾多,采用單一行波信息,將產(chǎn)生偽故障點(diǎn),從而影響定位的準(zhǔn)確性。因此,信息融合技術(shù)將有效提高定位可靠性,解決偽故障點(diǎn)問題。

本項(xiàng)目擬借鑒信息領(lǐng)域的信息融合技術(shù),充分利用與挖掘復(fù)雜配電網(wǎng)海量數(shù)據(jù)。首先,分析網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(多分支結(jié)構(gòu))對(duì)雙端故障信息算法的影響;搭建故障支路判定矩陣,利用矩陣的形式,分析網(wǎng)絡(luò)中任意兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)(I,J)計(jì)算的故障距離與以檢測(cè)點(diǎn)I為起點(diǎn)到檢測(cè)點(diǎn)J最近的分支節(jié)點(diǎn)之間距離的關(guān)系,深入研究不同點(diǎn)位置發(fā)生故障(分支故障、節(jié)點(diǎn)故障、節(jié)點(diǎn)之間故障)時(shí),對(duì)應(yīng)矩陣某列或某行參數(shù)的共性,提出故障區(qū)域判定矩陣準(zhǔn)則,再利用雙端定位原理,確定精確故障點(diǎn)位置。

4、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

配電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室和暫態(tài)信號(hào)故障定位實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖3-4所示。在暫態(tài)信號(hào)故障定位實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建如圖5所示多分支輻射性配電網(wǎng),母線電壓取自10kV配電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室中的升壓變壓器。

 

3 10kV配電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室

 

4 暫態(tài)信號(hào)故障定位實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

項(xiàng)目組成員將在項(xiàng)目指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下,在暫態(tài)信號(hào)故障定位實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建四條饋線、多分支的配電網(wǎng)絡(luò),如圖5所示。在如圖所示 ~ 標(biāo)注的十個(gè)地點(diǎn)安裝暫態(tài)信號(hào)采集裝置,四條饋線和多分支線路采用電力電纜,可以實(shí)現(xiàn)暫態(tài)信號(hào)波過程模擬,在網(wǎng)絡(luò)中分別設(shè)置不同故障點(diǎn)位置,故障類型、故障過渡電阻、故障初相角,如表1所示,記錄暫態(tài)信號(hào)采集裝置測(cè)到的初始故障暫態(tài)信號(hào)波頭到達(dá)時(shí)刻,依據(jù)本項(xiàng)目提出的多端信息融合的故障暫態(tài)信號(hào)定位算法,判斷故障線路,進(jìn)而計(jì)算精確故障點(diǎn)位置,驗(yàn)證本項(xiàng)目方法的可行性。

 

5 擬搭建模擬配電網(wǎng)拓?fù)鋱D

1 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試故障點(diǎn)參數(shù)設(shè)計(jì)

故障點(diǎn)參數(shù)

設(shè)置方案

故障點(diǎn)位置

主饋線故障(如故障點(diǎn)bd

分支線路故障(如故障點(diǎn)a,cf

主饋線與分支線路接點(diǎn)故障(如故障點(diǎn)e

故障類型

單相接地故障(AG,BG,CG

兩相故障(AB,BC,CA

兩相接地故障故障(ABG,BCG,CAG

三相故障(ABC

三相接地故障(ABCG

故障過渡電阻

0,5,50,100,200

故障初相角

50,100,300,450,600,900

四、擬解決的關(guān)鍵問題

本項(xiàng)目的研究可能存在一些難點(diǎn),需要解決如下關(guān)鍵問題:

1配電網(wǎng)故障暫態(tài)信號(hào)傳輸特性分析:準(zhǔn)確有效的刻畫不同暫態(tài)信號(hào)在配電網(wǎng)不同故障情況下的傳輸特性,是本項(xiàng)目研究要解決的基礎(chǔ)性問題。

2初始暫態(tài)信號(hào)波頭提取利用小波包分解和重構(gòu)對(duì)各測(cè)點(diǎn)的故障初始暫態(tài)波頭進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè),并標(biāo)定初始暫態(tài)波頭到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)刻,提高了故障定位精度,是本項(xiàng)目研究要解決的首要問題

3、基于多端初始暫態(tài)波頭的精確故障定位方法:配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,分支眾多,傳統(tǒng)的暫態(tài)信號(hào)定位方法只能定位故障區(qū)段,且存在偽故障點(diǎn),因此,如何搭建故障支路判定矩陣,依據(jù)矩陣某列或某行參數(shù)的變化特性,判斷故障支路,進(jìn)而確定準(zhǔn)確故障點(diǎn)位置,是本項(xiàng)目研究要解決的關(guān)鍵問題。

4、模擬配電網(wǎng)的搭建:模擬配電網(wǎng)的搭建與調(diào)試,測(cè)試參數(shù)的設(shè)置,實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì),為驗(yàn)證本文所提方法提供了有力的硬件支撐

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)

一、配電網(wǎng)故障行波定位方法研究現(xiàn)狀

輸電線路故障行波由故障點(diǎn)產(chǎn)生,沿線路以接近光速的速度傳輸?shù)骄€路兩端變電站,并在波阻抗不連續(xù)點(diǎn)發(fā)生反射和折射。如能準(zhǔn)確記錄故障初始行波及此行波的反射波,則可采用單端行波定位方法計(jì)算出故障距離,但來自故障點(diǎn)的反射波難于識(shí)別,此原理在實(shí)際應(yīng)用中成功率不高;如在線路兩端記錄其初始行波到達(dá)時(shí)刻,而不考慮后續(xù)的折反射波,利用雙端行波定位原理精確計(jì)算出故障點(diǎn)位置。由于故障行波定位僅需測(cè)量行波波頭到達(dá)時(shí)間,無需對(duì)信號(hào)的頻譜進(jìn)行復(fù)雜分析,檢測(cè)的特征量穩(wěn)定、可靠、實(shí)現(xiàn)方便,因此行波定位在電力系統(tǒng)廣泛應(yīng)用。

同樣,配電網(wǎng)故障行波定位方法可分為單端定位、雙端定位和網(wǎng)絡(luò)定位。

C型行波法屬于單端定位方法,由于其原理的特殊性,已成功應(yīng)用于多分支的配電網(wǎng)絡(luò)。楊以涵課題組在C型行波法的研究方面做了大量研究,時(shí)也發(fā)表了不少相關(guān)的高水平學(xué)術(shù)論文,文獻(xiàn)[1]利用注入脈沖信號(hào)在正常線路與故障線路中的不同的反射特性可以實(shí)現(xiàn)故障定位;后來在此基礎(chǔ)之上也多次進(jìn)行了改進(jìn),并提出了多種改進(jìn)的C型行波法和其他與C型行波法相結(jié)合的綜合定位法[2],取得了不錯(cuò)的效果;文獻(xiàn)[3]在線路始端注入高幅值窄脈沖并檢測(cè)從線路返回的波形,比較進(jìn)行自適應(yīng)濾波后正常和故障兩種情況下的波形,得到故障距離。提出行波傳輸?shù)奶卣鞑ǖ母拍?。通過分析故障錄波的特征波,來確定故障分支。將故障測(cè)距和故障分支結(jié)果結(jié)合起來達(dá)到精確定位。

對(duì)于其它配電網(wǎng)單端定位方法,文獻(xiàn)[4]提出了基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的配電網(wǎng)行波故障測(cè)距方案。在利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)對(duì)采集到的行波數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波后, 利用多分辨形態(tài)梯度變換提取行波波頭的模極大值, 進(jìn)而確定故障點(diǎn),該方法可有效排除干擾信號(hào),辨識(shí)故障點(diǎn)的反射信號(hào);文獻(xiàn)[5]利用小波包處理故障行波信號(hào)尋找信號(hào)奇異點(diǎn),識(shí)別來自分支節(jié)點(diǎn)及其端點(diǎn)的反射信號(hào),來確定故障區(qū)段;在確定了故障區(qū)段的基礎(chǔ)上,找到與故障點(diǎn)相關(guān)的2個(gè)反射波,并由這2個(gè)波的最大相關(guān)時(shí)間計(jì)算得到故障點(diǎn)到檢測(cè)端的距離,該定位方法主要與故障位置、線路結(jié)構(gòu)有關(guān),有較高的準(zhǔn)確性;解決了行波反射波難以辨識(shí)的難點(diǎn),文獻(xiàn)[6]提出了利用零模行波分量和線模行波分量速度差的故障測(cè)距新算法,只判斷零模行波分量和線模行波分量到達(dá)線路電源側(cè)的初始行波波頭,不受分支和反射波的影響。單端定位方法的主要難點(diǎn)是:難以辨識(shí)來自故障點(diǎn)/對(duì)端母線的反射波與來自波阻抗不連續(xù)點(diǎn)的反射波。

雙端定位方法是利用故障行波第一波頭到達(dá)輸電線路兩側(cè)變電站的時(shí)間差進(jìn)行定位計(jì)算。由于配電網(wǎng)系統(tǒng)特有的多分支樹型線路結(jié)構(gòu),混合線路中行波波速不恒定等因素,傳統(tǒng)的雙端行波定位方法原理難以適用于配電網(wǎng),因此,有學(xué)者對(duì)此方法進(jìn)行優(yōu)化,提出了基于時(shí)間變量的故障搜索算法,克服了波速不連續(xù)對(duì)故障測(cè)距的影響,能夠有效地對(duì)配電網(wǎng)混合線路進(jìn)行故障定位。但該方法沒有解決配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,多分支而引起的偽故障點(diǎn)的問題[7]-[9]。

網(wǎng)絡(luò)定位方法是融合各變電站記錄的初始行波波頭到達(dá)時(shí)刻進(jìn)行定位計(jì)算。該項(xiàng)目導(dǎo)師前期對(duì)高壓輸電網(wǎng)故障行波網(wǎng)絡(luò)定位進(jìn)行了深入研究,實(shí)現(xiàn)了基于整個(gè)電網(wǎng)的故障行波定位網(wǎng)絡(luò)和基于網(wǎng)絡(luò)的故障行波定位方法,實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行均取得了良好的效果。該項(xiàng)目擬把導(dǎo)師前期研究的高壓輸電網(wǎng)故障行波網(wǎng)絡(luò)定位的思想拓展到配電網(wǎng)。提出了基于圖論的配電網(wǎng)定位方法,適用于結(jié)構(gòu)較為簡單的配電網(wǎng)[10]。文獻(xiàn)[11]提出了一種多端行波故障定位方法。將配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)間信息傳輸?shù)焦收瞎芾碇行?,選取時(shí)間最短的三個(gè)變壓器首先確定故障區(qū)域,然后排除偽故障點(diǎn)進(jìn)而確定故障位置。文獻(xiàn)[12]提出了主、輔測(cè)距系統(tǒng),在配電線路的主干線路兩側(cè)裝設(shè)測(cè)距裝置,在分支線路末端裝設(shè)測(cè)距裝置,構(gòu)成多端測(cè)距模式,通過和主干線路兩側(cè)的測(cè)距裝置相互配合實(shí)現(xiàn)對(duì)分支線路故障的精確定位,降低行波定位在輻射狀配電線路上應(yīng)用所帶來的投資及維護(hù)成本。

雖然國內(nèi)外已經(jīng)對(duì)配電網(wǎng)故障定位技術(shù)進(jìn)行了廣泛而深入的研究,并取得豐富的成果,但均存在一些缺點(diǎn),無法充分滿足配電自動(dòng)化運(yùn)行的要求。為此,本項(xiàng)目將立足新思路、采用新技術(shù),將交流輸電網(wǎng)故障行波定位的思想拓展到配電網(wǎng),利用暫態(tài)行波信號(hào)傳播速度快,不受系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的特點(diǎn),有望實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、可靠的配電網(wǎng)故障定位。

二、參考文獻(xiàn)

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本項(xiàng)目學(xué)生有關(guān)的研究積累和已取得的成績

一、本項(xiàng)目學(xué)生有關(guān)的研究積累

本項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和參與人已基本掌Matlab編程、PSCAD/EMTDC對(duì)輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的建模,學(xué)習(xí)了《電路理論》、《高電壓技術(shù)》、《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理》等電氣工程專業(yè)課程,具有扎實(shí)的開展本項(xiàng)目研究的理論基礎(chǔ)。

本項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和參與人均在大一下學(xué)期進(jìn)入指導(dǎo)教師課題組,參與關(guān)于電網(wǎng)保護(hù)和故障測(cè)距相關(guān)項(xiàng)目的研究,先后參與指導(dǎo)教師組織的科技立項(xiàng)項(xiàng)目:“基于小波包提取算法和相關(guān)性分析的電網(wǎng)單端行波保護(hù)方法”;參與2017年第十二屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽(參賽作品:6-66kV配電網(wǎng)防觸電監(jiān)控與接地故障智能處理系統(tǒng)),獲得省賽特等獎(jiǎng);參與2017年屆湖南省“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽(參賽作品:精銳電力路燈智能管理系統(tǒng)),獲得省賽一等獎(jiǎng);并先后在株洲和耒陽電廠實(shí)習(xí),跟繼保班和運(yùn)行班各一個(gè)月,具有一定的獨(dú)立思考、獨(dú)立解決問題的能力,具有一定的學(xué)術(shù)科研思維對(duì)電力系統(tǒng)一次、二次系統(tǒng)具有整體的理解對(duì)配電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況有一定的了解。

本團(tuán)隊(duì)充分利用學(xué)院實(shí)驗(yàn)室資源,將相關(guān)知識(shí)進(jìn)行合理聯(lián)系,秉持理論與實(shí)踐相結(jié)合的理念,本項(xiàng)目已形成了一套完整、合理的理論體系。

因此,本項(xiàng)目具備順利開展的理論基礎(chǔ)和實(shí)際硬件支撐條件。

二、本項(xiàng)目學(xué)生已取得的成績

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人鄧清波同學(xué),學(xué)習(xí)成績優(yōu)秀,理論基礎(chǔ)扎實(shí),動(dòng)手能力強(qiáng),富有創(chuàng)新精神,具有較強(qiáng)的團(tuán)隊(duì)組織管理能力。曾獲得第十挑戰(zhàn)杯全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等獎(jiǎng),第十五屆“挑戰(zhàn)杯”中國銀行全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎(jiǎng)。

項(xiàng)目組秦玥同學(xué)現(xiàn)任院學(xué)生會(huì)分團(tuán)委副書記,曾獲得第十挑戰(zhàn)杯全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等獎(jiǎng),第十五屆“挑戰(zhàn)杯”中國銀行全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎(jiǎng);

項(xiàng)目組曾赟同學(xué)曾獲得第十挑戰(zhàn)杯全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽等獎(jiǎng),第十五屆“挑戰(zhàn)杯”中國銀行全國大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽二等獎(jiǎng),第三屆湖南省“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽一等獎(jiǎng);

項(xiàng)目組畢嵐溪同學(xué)曾主持??萍剂㈨?xiàng)一項(xiàng),申請(qǐng)專利一項(xiàng)。

項(xiàng)目的創(chuàng)新點(diǎn)和特色

本項(xiàng)目提出了一種準(zhǔn)確提取故障初始暫態(tài)波頭的方法,設(shè)計(jì)了一種基于多端故障行波時(shí)差的配電網(wǎng)暫態(tài)定位新方法,解決了由于線路分支而引起的偽故障點(diǎn)的問題,提高故障定位的可靠性和準(zhǔn)確性。

在實(shí)驗(yàn)室模擬搭建四條饋線、多分支的配電網(wǎng)絡(luò),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本項(xiàng)目方法的可行性,驗(yàn)證了本文方法的可行性。

本項(xiàng)目將理論研究、仿真分析和實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證有機(jī)結(jié)合起來,有效的培養(yǎng)了學(xué)生的理論分析和動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的能力,理論與實(shí)踐有機(jī)結(jié)合。

 

項(xiàng)目的技術(shù)路線及預(yù)期成果

一、技術(shù)路線

基礎(chǔ)準(zhǔn)確:

1大量閱讀故障暫態(tài)信號(hào)提取和故障定位相關(guān)文獻(xiàn),學(xué)習(xí)PSCAD暫態(tài)仿真軟件,進(jìn)行知識(shí)的儲(chǔ)備;

方法研究:

2)搭建配電網(wǎng)PSCAD仿真分析模型,研究不同故障點(diǎn)參數(shù)下,故障暫態(tài)信號(hào)傳輸特性;

3分析配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與初始暫態(tài)波頭傳輸時(shí)間的關(guān)系,深入研究初始暫態(tài)波頭的時(shí)間相關(guān)性,提出多端信息融合的故障定位方法;

4)提出基于小波包分解與重構(gòu)的暫態(tài)波頭提取方法;

實(shí)驗(yàn)室測(cè)試

5實(shí)驗(yàn)室模擬搭建四條饋線、多分支的配電網(wǎng)絡(luò),驗(yàn)證本文方法的可行性。

本項(xiàng)目的研究遵循圖6所示路線:

二、預(yù)期成果

1、發(fā)表論文

通過對(duì)配電網(wǎng)故障行波定位方法以及基于小波包分解與重構(gòu)的暫態(tài)波頭提取方法的研究,撰寫并發(fā)表相關(guān)論文兩篇。 

2、項(xiàng)目研究報(bào)告

配電網(wǎng)故障行波定位方法以及基于小波包分解與重構(gòu)的暫態(tài)波頭提取方法總結(jié)報(bào)告;實(shí)驗(yàn)室測(cè)試報(bào)告。

 

6本項(xiàng)目完成的技術(shù)路線

 

 

 

 

 

 

年度目標(biāo)和工作內(nèi)容(分年度寫)

該項(xiàng)目計(jì)劃于20195月前完成,整體分為三個(gè)階段完成。

1、201712月至20182月:通過閱讀大量相關(guān)資料文獻(xiàn),整合有用資源;

220183月至201811月:學(xué)習(xí)PSCAD系統(tǒng)軟件仿真,搭建電網(wǎng)仿真模型;提出基于暫態(tài)信號(hào)的配電網(wǎng)故障定位方法和基于小波包分解與重構(gòu)的暫態(tài)波頭提取方法,并撰寫相關(guān)論文;

3、201812月至20195月:實(shí)驗(yàn)室模擬搭建配電網(wǎng),完成實(shí)驗(yàn)測(cè)試;進(jìn)行項(xiàng)目結(jié)題。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

指導(dǎo)教師意見

該項(xiàng)目將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合,使學(xué)生在輕松愉快的氛圍中,不斷地增長知識(shí),展現(xiàn)其聰明才智,提高開發(fā)創(chuàng)新能力。項(xiàng)目組成人員合理,知識(shí)全面,具有一定的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)和研究能力。同意申報(bào)該項(xiàng)目。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

簽字:鄧豐               日期:2018.4.26

 

 

 

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