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基本信息
- 項(xiàng)目名稱(chēng)：
- 廣域電網(wǎng)故障行波定位系統(tǒng)
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類(lèi)：
- 機(jī)械與控制
- 大類(lèi)：
- 科技發(fā)明制作A類(lèi)
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品設(shè)計(jì)了廣域電網(wǎng)故障行波定位系統(tǒng)，包括：安裝在變電站的行波傳感器和行波采樣單元、安裝在電網(wǎng)調(diào)度室的故障定位主機(jī)及連接行波采樣單元和故障定位主機(jī)的故障定位計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。該作品已在株洲電網(wǎng)和常德電網(wǎng)上投入運(yùn)行，故障定位誤差小于150米，大大減少了停電時(shí)間。在2008年冰災(zāi)中株洲電網(wǎng)故障50多次，該系統(tǒng)準(zhǔn)確找出故障位置，減少故障巡線時(shí)間400多小時(shí)，多輸送電能8000萬(wàn)度，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益；并已申請(qǐng)專(zhuān)利3項(xiàng)。 該作品的主要特點(diǎn)有： 1、國(guó)內(nèi)外首次采用專(zhuān)用行波傳感器提取故障行波波頭，造價(jià)低，安裝簡(jiǎn)單； 2、國(guó)內(nèi)首次采用電壓行波進(jìn)行故障定位，每個(gè)變電站僅需一套故障定位裝置，便可實(shí)現(xiàn)整個(gè)電網(wǎng)的故障定位； 3、提高故障定位的可靠性； 4、故障定位容錯(cuò)能力強(qiáng)、精度高，國(guó)內(nèi)外首次在行波定位裝置中實(shí)現(xiàn)了GPS時(shí)鐘的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和修正，在GPS時(shí)鐘信號(hào)短時(shí)中斷或少數(shù)變電站行波檢測(cè)失敗條件下，仍可進(jìn)行精確定位，誤差小于150米。
- 詳細(xì)介紹：
- 本作品開(kāi)發(fā)了廣域電網(wǎng)故障行波定位技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于網(wǎng)絡(luò)的電網(wǎng)故障行波定位方法。當(dāng)電網(wǎng)中某一條線路發(fā)生故障時(shí)，故障行波以速度v從故障點(diǎn)向整個(gè)電網(wǎng)中傳播，記錄電網(wǎng)中變電站的初始行波到達(dá)時(shí)間，將遠(yuǎn)端變電站記錄的初始行波到達(dá)時(shí)間折算為故障線路出口側(cè)變電站的初始行波到達(dá)時(shí)間，并剃除無(wú)效初始行波到達(dá)時(shí)間，最后利用時(shí)間和波速實(shí)現(xiàn)行波定位。 本作品發(fā)明了一種電網(wǎng)故障暫態(tài)行波信號(hào)檢測(cè)方法，研制了一種電網(wǎng)故障行波定位裝置，完成實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，在常德電網(wǎng)和株洲電網(wǎng)運(yùn)行，并由湖南湘能許繼高科技股份有限公司生產(chǎn)，在全國(guó)推廣應(yīng)用。 1．電網(wǎng)故障暫態(tài)行波信號(hào)檢測(cè)方法 故障行波波頭的檢測(cè)是電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)的關(guān)鍵。為了在不改變一次接線的前提下測(cè)量暫態(tài)電流、電壓信號(hào)，本課題組研制了專(zhuān)門(mén)的穿芯式行波傳感器。穿芯式行波傳感器是在一根截面均勻的環(huán)形鐵鈷鎳合金材料上均勻密繞若干層線圈而成。 穿芯式行波傳感器能抑制工頻信號(hào)，只傳輸10KHz以上的高頻突變信號(hào)；且與一次設(shè)備無(wú)直接的電位聯(lián)系，安裝時(shí)不在變電站運(yùn)行設(shè)備上串接任何電感、電容或其組合的采樣元器件，對(duì)電力系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生任何影響。 為實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)變電站高、中、低壓所有出線故障暫態(tài)行波信號(hào)的檢測(cè)，把穿芯式行波傳感器設(shè)計(jì)成由兩個(gè)半圓組成的開(kāi)口式結(jié)構(gòu)。利用開(kāi)口式專(zhuān)用行波傳感器從變壓器外殼接地線中提取暫態(tài)行波信號(hào)，該方法對(duì)暫態(tài)行波反映靈敏、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便，運(yùn)行可靠，可以為行波保護(hù)和定位提供準(zhǔn)確的暫態(tài)行波到達(dá)時(shí)間。其具體方法是： 1）在變電站變壓器外殼接地線上安裝開(kāi)口式專(zhuān)用行波傳感器； 2）利用開(kāi)口式專(zhuān)用行波傳感器檢測(cè)電網(wǎng)暫態(tài)信號(hào)； 3）根據(jù)暫態(tài)信號(hào)的上升時(shí)間和幅值大小判斷電網(wǎng)故障暫態(tài)行波信號(hào)，并記錄行波信號(hào)到達(dá)的精確時(shí)間和極性。 該方法不改變電力系統(tǒng)的一次接線，開(kāi)口式行波傳感器可實(shí)現(xiàn)變壓器高、中、低壓所有出線暫態(tài)行波信號(hào)的檢測(cè)，而且對(duì)暫態(tài)行波反映靈敏、安裝方便、簡(jiǎn)單、適應(yīng)性廣。 該方案由開(kāi)口式專(zhuān)用行波傳感器、高頻屏蔽電纜、行波波頭檢測(cè)單元、行波時(shí)間記錄單元等組成。套接在變壓器的外殼接地線上的開(kāi)口式專(zhuān)用行波傳感器把行波波頭準(zhǔn)確、無(wú)延時(shí)地變換成幅值在2V~12V之間、頻率在100kHZ~2MHZ之間的高頻暫態(tài)行波信號(hào)，并從二次側(cè)經(jīng)高頻屏蔽電纜送至行波波頭檢測(cè)單元的輸入端；行波波頭檢測(cè)單元對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行突變信號(hào)檢測(cè)，以輸入信號(hào)的變化率、上升或下降時(shí)間和波頭的幅值進(jìn)行行波波頭辨識(shí)，當(dāng)行波信號(hào)的變化率電平大于0.3V、上升或下降時(shí)間小于10μs、行波波頭的幅值大于2V時(shí)，行波波頭檢測(cè)單元通過(guò)電路處理產(chǎn)生幅值為5V、持續(xù)時(shí)間寬度為5μs的方波信號(hào)，并通過(guò)高速光電隔離后送至行波時(shí)間記錄單元；行波時(shí)間記錄單元采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA實(shí)現(xiàn)，將輸入的方波信號(hào)進(jìn)行濾波處理后，用標(biāo)準(zhǔn)GPS秒脈沖信號(hào)同步100MHZ高精度恒溫晶振信號(hào)，在輸入信號(hào)到達(dá)時(shí)刻鎖存GPS同步時(shí)間數(shù)據(jù)，同時(shí)記錄行波通道號(hào)和行波極性，并將鎖存的時(shí)間信息、行波通道號(hào)和行波極性打包形成行波信息進(jìn)行存儲(chǔ)，完成暫態(tài)行波信號(hào)的檢測(cè)和時(shí)間記錄功能。 開(kāi)口式專(zhuān)用行波傳感器由對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)半環(huán)形高頻磁性材料組成，每部分雙層繞制10匝線圈，兩個(gè)半環(huán)形高頻磁性材料鐵心體由螺栓固定在一起。開(kāi)口式專(zhuān)用行波傳感器能抑制高頻信號(hào)，只傳輸100kHz~2MHz之間的高頻突變信號(hào)。 開(kāi)口式專(zhuān)用行波傳感器套接在變壓器外殼接地線上，利用開(kāi)口式專(zhuān)用行波傳感器可從變壓器外殼接地線上不失真地提取暫態(tài)行波信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)行波波頭檢測(cè)單元判斷為故障行波信號(hào)，啟動(dòng)行波時(shí)間記錄單元記錄行波信號(hào)到達(dá)的精確時(shí)間和極性。 由此可見(jiàn)，該電網(wǎng)故障暫態(tài)行波信號(hào)檢測(cè)方法能可靠準(zhǔn)確檢測(cè)電網(wǎng)故障暫態(tài)行波信號(hào)，可廣泛應(yīng)用于輸電線路故障行波保護(hù)與定位，具有廣闊應(yīng)用前景。 2. 高精度GPS同步時(shí)鐘 課題組研究了高精度GPS同步時(shí)鐘。GPS接收機(jī)輸出的秒脈沖信號(hào)存在較大的隨機(jī)誤差，但不存在累計(jì)誤差。晶振時(shí)鐘信號(hào)的隨機(jī)誤差較小，但存在較大的累計(jì)誤差。根據(jù)GPS時(shí)鐘信號(hào)與晶振時(shí)鐘信號(hào)精度互補(bǔ)的特點(diǎn)，完善晶振信號(hào)同步GPS信號(hào)的一元二次回歸數(shù)學(xué)模型，估計(jì)出GPS時(shí)鐘隨機(jī)誤差的統(tǒng)計(jì)方差和晶振的累計(jì)誤差；對(duì)晶振時(shí)鐘進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，產(chǎn)生高精度時(shí)鐘，并預(yù)測(cè)了修正后的時(shí)鐘精度。 采用了高精度晶振與GPS時(shí)鐘精度互補(bǔ)特點(diǎn)，對(duì)GPS時(shí)鐘誤差進(jìn)行了在線修正，確保時(shí)鐘誤差小于100ns。GPS時(shí)鐘單元對(duì)行波波頭到達(dá)的最初時(shí)刻進(jìn)行快速記錄。為了簡(jiǎn)化裝置結(jié)構(gòu)，提高抗干擾能力，使用1片F(xiàn)PGA來(lái)完成高精度時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生和故障行波波頭信號(hào)到達(dá)時(shí)間的記錄。記錄之后送往中央處理單元處理。FPGA芯片選擇Altera公司的高性能芯片EPF10K10LC84。該芯片采用重復(fù)可構(gòu)的CMOS SRAM工藝，把連續(xù)的快速通道互連與獨(dú)特的嵌入式陣列結(jié)構(gòu)相結(jié)合，同時(shí)也結(jié)合了眾多可編程器件的優(yōu)點(diǎn)來(lái)完成普通門(mén)陣列的宏功能。行波到達(dá)時(shí)刻的記錄過(guò)程由硬件在10?s內(nèi)完成。考慮一定的余度，裝置能夠連續(xù)記錄的相鄰兩次行波的間隔在20?s范圍內(nèi)，超出雷電定位系統(tǒng)的給定指標(biāo)。 3. 電網(wǎng)故障行波定位裝置 該作品提供一種從變壓器外殼接地線中提取暫態(tài)行波信號(hào)，記錄行波到達(dá)時(shí)間的電網(wǎng)故障行波定位裝置。它對(duì)故障反映靈敏、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、時(shí)間記錄準(zhǔn)確、運(yùn)行可靠，而且該開(kāi)口式專(zhuān)用行波傳感器可實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器高、中、低壓所有出線的暫態(tài)信號(hào)檢測(cè)。該裝置包括以下幾個(gè)部分： 1) 開(kāi)口式專(zhuān)用行波傳感器，套接在變壓器外殼接地線上，用于提取暫態(tài)行波信號(hào)； 2) 行波波頭檢測(cè)板，用于進(jìn)行暫態(tài)行波信號(hào)的檢測(cè)，開(kāi)口式專(zhuān)用行波傳感器提取的信號(hào)經(jīng)高通濾波濾除工頻等低頻信號(hào)，然后測(cè)量、比較輸入信號(hào)的變化陡度和大小，滿足條件的即為暫態(tài)行波信號(hào)，再把行波波頭信號(hào)變成具有一定幅值、一定寬度的方波信號(hào)； 3) GPS時(shí)鐘板，在線修正GPS秒時(shí)鐘信號(hào)，用于給行波時(shí)間記錄板提供標(biāo)準(zhǔn)GPS秒脈沖信號(hào)； 4) 行波時(shí)間記錄板，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)GPS秒脈沖信號(hào)和高精度晶振信號(hào)記錄行波波頭的到達(dá)時(shí)間，同時(shí)記錄行波通道號(hào)和行波極性信號(hào)并打包形成行波信息進(jìn)行存儲(chǔ)； 5) 中央處理單元板，讀取行波時(shí)間記錄板記錄的行波信息并進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換形成行波數(shù)據(jù)，并將行波數(shù)據(jù)送到定位計(jì)算機(jī)。 定位計(jì)算機(jī)根據(jù)行波數(shù)據(jù)進(jìn)行故障定位計(jì)算。 該電網(wǎng)故障行波定位裝置，采用獨(dú)特的暫態(tài)行波信號(hào)提取方法，使用一個(gè)開(kāi)口式行波傳感器便可實(shí)現(xiàn)變壓器高、中、低壓所有出線暫態(tài)行波信號(hào)的檢測(cè)；并利用硬件直接記錄行波到達(dá)時(shí)間，大大簡(jiǎn)化了判斷行波的有無(wú)和記錄行波到達(dá)時(shí)間的軟硬件設(shè)計(jì)、避免了A/D采樣誤差和軟件分析誤差；結(jié)合GPS時(shí)鐘校對(duì)高精度恒溫晶振，輸出高精度GPS同步時(shí)鐘信號(hào)，使行波時(shí)間記錄的時(shí)間誤差不超過(guò)100ns，大大提高了行波到達(dá)時(shí)間紀(jì)錄的準(zhǔn)確性。 被測(cè)線路發(fā)生故障后，故障產(chǎn)生的故障行波從故障點(diǎn)沿線路向線路兩端傳播，分別到達(dá)線路兩端變電站。開(kāi)口式專(zhuān)用行波傳感器從變電站中變壓器的外殼接地線上提取暫態(tài)行波信號(hào)，與一次系統(tǒng)無(wú)直接的電聯(lián)系，開(kāi)口式專(zhuān)用行波傳感器的輸出信號(hào)幅值在+2V~+12V之間，送入行波波頭檢測(cè)板。行波波頭檢測(cè)板對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行突變信號(hào)檢測(cè)，由行波的變化率、上升或下降時(shí)間和波頭幅值進(jìn)行行波波頭辨識(shí)。當(dāng)暫態(tài)行波信號(hào)的變化率、上升或下降時(shí)間和波頭的幅值滿足要求時(shí)，行波波頭檢測(cè)板通過(guò)硬件電路處理一定幅值、一定寬度的行波和行波極性方波信號(hào)，并通過(guò)高速光電隔離后送至行波時(shí)間記錄板。GPS時(shí)鐘板對(duì)GPS接收機(jī)接收的GPS信號(hào)進(jìn)行處理產(chǎn)生高精度的標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)：當(dāng)GPS信號(hào)接收正常時(shí)，直接由GPS接收機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)；當(dāng)GPS接收機(jī)運(yùn)行異常或丟星時(shí)，由CPLD結(jié)合100M高精度恒溫晶振產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)；標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)光電隔離后，送至行波時(shí)間記錄板。行波時(shí)間記錄板將輸入的行波和行波極性信號(hào)通過(guò)濾波電路后，用標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖信號(hào)同步100MHz高精度恒溫晶振信號(hào)，在輸入信號(hào)到達(dá)時(shí)刻將時(shí)間鎖存，同時(shí)記錄行波通道號(hào)和行波極性，并將鎖存的時(shí)間信息、行波通道號(hào)和行波極性打包形成行波信息進(jìn)行存儲(chǔ)。中央處理單元板讀取存儲(chǔ)在行波時(shí)間記錄板中的行波信息，進(jìn)行規(guī)約轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生行波數(shù)據(jù)，并將行波數(shù)據(jù)發(fā)送至定位計(jì)算機(jī)，定位計(jì)算機(jī)根據(jù)故障線路兩端的行波到達(dá)時(shí)間進(jìn)行故障定位計(jì)算。 該電網(wǎng)故障行波定位裝置已經(jīng)在220kV輸電網(wǎng)上運(yùn)行一年，運(yùn)行結(jié)果顯示線路故障時(shí)的故障點(diǎn)定位誤差小于150米，具有較高的定位準(zhǔn)確度。 4. 廣域電網(wǎng)故障行波定位方法 本作品研究了廣域電網(wǎng)故障行波定位方法。通過(guò)對(duì)電網(wǎng)中各行波到達(dá)時(shí)刻進(jìn)行過(guò)濾、匹配，結(jié)合初始行波傳輸路徑實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)綜合定位，可靠性高，容錯(cuò)性強(qiáng)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某一臺(tái)定位裝置故障、啟動(dòng)失靈或時(shí)間記錄錯(cuò)誤后仍能進(jìn)行精確定位。 為了更方便地分析故障行波在整個(gè)電網(wǎng)中的傳輸過(guò)程，從圖論的角度，將電力系統(tǒng)看作一個(gè)由n個(gè)頂點(diǎn)和b條邊構(gòu)成的圖G=(V，E)，其中V表示圖的頂點(diǎn)集合，E表示圖的邊的集合，分別對(duì)應(yīng)于電力系統(tǒng)中母線（變電站）和支路的集合。對(duì)網(wǎng)絡(luò)圖的邊(vi，vj)賦予數(shù)量指標(biāo)，稱(chēng)之為“權(quán)”。在電網(wǎng)拓?fù)鋱D中，邊的權(quán)值代表輸電線路的長(zhǎng)度。對(duì)任意一條邊(vi，vj)∈E，如果邊(vi，vj)端點(diǎn)無(wú)序，則稱(chēng)其為無(wú)向邊，此時(shí)圖G為無(wú)向圖。對(duì)于輸電線路而言，因Lij=Lji，L為線路長(zhǎng)度，故電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖是典型的無(wú)向圖。 當(dāng)故障發(fā)生后，故障行波由故障點(diǎn)向電網(wǎng)中傳播，初始行波的到達(dá)時(shí)刻對(duì)應(yīng)初始行波傳輸?shù)淖疃搪窂?。因此，可以通過(guò)分析電網(wǎng)中各個(gè)變電站之間輸電線路的最短距離對(duì)包含有環(huán)網(wǎng)的系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，得到解網(wǎng)后的輻射型網(wǎng)絡(luò)，從而消除其對(duì)初始行波傳輸路徑識(shí)別的影響。本作品采用Floyd算法計(jì)算網(wǎng)絡(luò)中任意兩點(diǎn)的最短路徑。 5．相角測(cè)量輔助功能 故障電壓裝置設(shè)計(jì)為9路脈沖信號(hào)輸入，當(dāng)脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)，鎖存脈沖到達(dá)時(shí)間，用于故障定位。為實(shí)現(xiàn)功角測(cè)量，對(duì)三相電壓信號(hào)進(jìn)行低通濾波，消除諧波信號(hào)的影響。一方面采用方波化電路，把正弦信號(hào)變成方波信號(hào)，送入故障電壓行波定位裝置的脈沖信號(hào)輸入回路，記錄三相電壓的過(guò)零時(shí)刻，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量、記錄電壓信號(hào)頻率和相位；另一方面采用GPS同步32點(diǎn)16位精度采樣，記錄三相電壓波形，通過(guò)傅立葉算法計(jì)算三相電壓幅值；并由三相電壓幅值和相位計(jì)算正序電壓向量。同一時(shí)刻不同測(cè)量點(diǎn)測(cè)量到的電壓向量通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)傳到電網(wǎng)調(diào)度中心，實(shí)時(shí)顯示向量和功角，記錄正序電壓向量變化軌跡，并進(jìn)行電網(wǎng)穩(wěn)定預(yù)測(cè)和控制。
作品圖片
作品專(zhuān)業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品目的：為了減少電網(wǎng)故障給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失，本作品研究了一套能精確進(jìn)行故障定位的廣域電網(wǎng)故障行波定位系統(tǒng)，其具體目的在于：1）當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，立刻準(zhǔn)確找出故障點(diǎn)位置，誤差在150m以內(nèi)； 2) 具有實(shí)時(shí)相角測(cè)量輔助功能。 基本思路：當(dāng)電網(wǎng)故障時(shí)，故障點(diǎn)產(chǎn)生的行波沿著故障線路向兩端電網(wǎng)中傳播，記錄行波到達(dá)各變電站的時(shí)間，利用時(shí)間和行波波速實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確定位。 創(chuàng)新點(diǎn)： 1）研制了專(zhuān)用行波傳感器，從變壓器外殼接地線上提取行波信號(hào)，簡(jiǎn)單、可靠，而且不需改變系統(tǒng)的接線方式； 2）利用電壓行波實(shí)現(xiàn)故障定位，數(shù)據(jù)采集量少，成本低； 3）采用GPS時(shí)鐘同步技術(shù)，并對(duì)GPS時(shí)鐘進(jìn)行修正，使GPS時(shí)鐘誤差小于0.1μs； 4）提出了廣域電網(wǎng)故障行波定位方法； 5）實(shí)時(shí)測(cè)量相角， 相角測(cè)量誤差小于1分。 技術(shù)關(guān)鍵： 1）專(zhuān)用的行波傳感器：能夠不失真地提取故障暫態(tài)行波信號(hào)，不需改變系統(tǒng)接線，適合應(yīng)用于我國(guó)輸電網(wǎng)； 2）GPS時(shí)鐘同步技術(shù)：對(duì)晶振時(shí)鐘進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，產(chǎn)生高精度時(shí)鐘，并預(yù)測(cè)了修正后的時(shí)鐘精度。 3）廣域電網(wǎng)故障行波定位方法：通過(guò)對(duì)電網(wǎng)中各行波到達(dá)時(shí)刻進(jìn)行過(guò)濾、匹配，結(jié)合初始行波傳輸路徑實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)綜合定位，可靠性高，容錯(cuò)性強(qiáng)。 技術(shù)指標(biāo)： 1）正常時(shí)，GPS時(shí)鐘誤差<0.1μs，衛(wèi)星失步一小時(shí)誤差<1μs；2）故障定位誤差<150m；3）相角測(cè)量<1分。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 科學(xué)性先進(jìn)性： 本作品的科學(xué)性和先進(jìn)性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1、電力系統(tǒng)中的故障定位大多采用阻抗法和行波法，行波法測(cè)量誤差小，受線路類(lèi)型、故障類(lèi)型、接地阻抗等因素的影響小。 2、行波定位按提取行波信號(hào)的不同可分為電壓法和電流法，本作用采用電壓行波法，優(yōu)勢(shì)在于： 1）采用電流行波時(shí)，每條線路都要安裝行波采集裝置，需要高速采集電流量，而采用電壓法時(shí)每個(gè)變電站只需安裝一臺(tái)電壓行波采集裝置，采集的數(shù)據(jù)量少； 2）系統(tǒng)阻抗較大時(shí)，電壓行波突變量比電流行波突變量相對(duì)幅值大，較易測(cè)量； 3）非雷擊自然破壞時(shí)，通常發(fā)生在電壓峰值附近，電壓行波較電流行波靈敏度高； 3、廣域電網(wǎng)故障行波定位方法，每個(gè)變電站只需安裝一套定位裝置，故障定位可靠性高、容錯(cuò)性強(qiáng)。 4、具有實(shí)時(shí)相角測(cè)量輔助功能，用于電網(wǎng)故障定位系統(tǒng)自檢，有助于提高電力系統(tǒng)的可靠性。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 1、2007年通過(guò)湖南省電力試驗(yàn)研究院測(cè)試； 2、與長(zhǎng)沙電力通高技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司簽約500萬(wàn)； 3、在常德電網(wǎng)和株洲電網(wǎng)安裝應(yīng)用，通過(guò)驗(yàn)收，達(dá)到預(yù)期效果，定位誤差小于150米；2009年長(zhǎng)沙電網(wǎng)和衡陽(yáng)電網(wǎng)安裝。
作品所處階段
- （B）A實(shí)驗(yàn)室階段 B中試階段 C生產(chǎn)階段 D （自填）
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 依托湖南省電力系統(tǒng)運(yùn)行與控制產(chǎn)學(xué)研示范基地合作開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。
作品可展示的形式
- √實(shí)物、產(chǎn)品 √模型 √圖紙 □磁盤(pán) √現(xiàn)場(chǎng)演示 √圖片 √錄像 □樣品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明：1）傳感器輸出信號(hào)引入故障行波采集裝置。2）故障行波采集裝置和定位主機(jī)組屏安裝在變電站控制室內(nèi)。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 1）專(zhuān)門(mén)的行波傳感器，不改變系統(tǒng)的一次接線； 2）采用電壓行波實(shí)現(xiàn)故障定位，每個(gè)變電站只需安裝一套設(shè)備，成本低； 3）廣域電網(wǎng)故障行波定位算法，可靠性強(qiáng)，容錯(cuò)性強(qiáng)； 4）實(shí)時(shí)測(cè)量相角，便于及時(shí)發(fā)出調(diào)度命令，預(yù)防系統(tǒng)失穩(wěn)。 適用范圍：本作品適用于35KV以上電網(wǎng)。 推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明：目前故障定位產(chǎn)品中，以電流行波法為主，采集數(shù)據(jù)量大，安裝成本高。本作品能夠克服以上不足，并能提高定位精度，擁有廣闊的應(yīng)用前景。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)：目前全國(guó)有30000多座變電站可以安裝行波定位系統(tǒng)。按該產(chǎn)品全國(guó)的市場(chǎng)容量每年1000套、市場(chǎng)價(jià)格每套16萬(wàn)計(jì)算，每年具有1.6億元產(chǎn)值，將直接產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益數(shù)近億元。該作品的應(yīng)用能夠快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)故障位置，減少停電帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失，具有巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。
同類(lèi)課題研究水平概述
- GPS故障行波定位技術(shù)已在國(guó)外超高壓電網(wǎng)中得到推廣應(yīng)用。如加拿大B.C Hydro 的500kV輸電網(wǎng)在安裝了故障行波定位系統(tǒng)，由14個(gè)500kV變電站的行波檢測(cè)裝置及上層軟件組成，能準(zhǔn)確檢測(cè)5300公里線路上的各種故障。幾年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明：該系統(tǒng)具有很高的故障定位精度，能可靠地對(duì)各種故障進(jìn)行檢測(cè)，定位精度已達(dá)到或超過(guò)±300m。但該系統(tǒng)中的行波傳感器為一小電抗器，串聯(lián)在電容式電壓互感器（CVT）的地線上，用來(lái)提取電壓行波信號(hào)。故該行波傳感器的安裝需要對(duì)一次系統(tǒng)接線進(jìn)行改動(dòng)，不符合我國(guó)電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程，很難在我國(guó)推廣應(yīng)用。HP公司的產(chǎn)品屬于該類(lèi)型。 目前生產(chǎn)故障行波定位裝置的廠家僅有電科院（WFL2010輸電線路故障行波測(cè)距裝置）和山東淄博科匯公司（XC-2000輸電線路故障行波測(cè)距系統(tǒng)）。由于電壓行波測(cè)量困難，國(guó)內(nèi)一般僅采用電流行波進(jìn)行故障定位，采用小波分析方法直接從電流互感器二次側(cè)提取電流行波波頭的突變信號(hào)。該定位方法需要具有海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和能進(jìn)行復(fù)雜小波分析的高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。受高速采集系統(tǒng)及高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的限制，現(xiàn)有的電流行波定位裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高，并易受各種暫態(tài)干擾信號(hào)的影響，運(yùn)行可靠性較低。 本作品開(kāi)發(fā)了故障電壓行波定位裝置，采用專(zhuān)門(mén)研制的電壓行波傳感器提取故障電壓行波波頭，用硬件電路直接對(duì)行波波頭進(jìn)行前置處理、記錄行波波頭的到達(dá)時(shí)間和行波極性。被測(cè)信號(hào)幾乎不受限制，不會(huì)飽和，可以測(cè)量上升時(shí)間為納秒級(jí)的電壓行波信號(hào)，從而降低故障定位裝置成本，提高裝置運(yùn)行的可靠性。且在每個(gè)變電站安裝一套故障行波采集裝置，即可對(duì)接在變電站的每個(gè)線路進(jìn)行測(cè)距。具有造價(jià)低、精度高、安裝簡(jiǎn)便、自動(dòng)化水平高等特點(diǎn)。
