高压直流输电系统接地极线路故障测距技术

本书依据中国南方电网某直流输电系统PSCAD仿真模型，仿真接地极线路发生常见的单线接地故障和断线故障，并分析其故障特性。直流输电系统在单极大地回线运行或双极不平衡运行时，接地极线路流通大电流，提出基于主导特征谐波的频域测距算法，如基于RL模型的改进阻抗法、利用接地电阻纯阻性测距算法及谐波分量与直流分量组合测距算法；直流输电系统在双极平衡运行时，接地极线路流通电流较小，提出基于平移数据时窗的时域电压法。接地极线路发生故障时会产生暂态行波，仿真分析了高压直流输电系统在各种运行方式下的接地极线路故障行波的传播特性，提出基于单端行波的接地极线路准确故障测距原理和算法，以及基于注入源激励下的接地极线路主动式行波故障定位技术。基于特征谐波的频域测距算法在现有硬件设施基础上利用故障录波数据进行常规量测距，可以作为行波测距算法的有效补充，构成测距系统的双重化冗余配置，实现接地极线路精准可靠的故障定位。 本书所述成果有效解决了接地极线路故障定位这一世界性难题，填补了国内外在该领域的研究空白，并研制了国内首套接地极线路故障定位系统，对直流输电控制保护技术的进步具有重要意义。该成果经中国电机工程学会组织的成果鉴定，总体居国际领先水平；经中国电力企业联合会组织的产品鉴定，产品居国际优选水平，达到了实用化要求。运行结果表明，该装置运行稳定、可靠，可有效提高直流输电的运行和维护效率，其性能和价格均显著优于国外同类产品，适用于国内外各种运行方式下的接地极线路。

前言
第一部分 直流接地极系统概述及其线路故障特性分析
第一章 概述
第一节 直流输电技术简介
第二节 直流接地极系统介绍
第三节 直流接地极系统的运行方式
第四节 接地极线路故障测距技术现状
本章小结
第二章 高压直流接地极系统设计及其运行特性
第一节 接地极系统的设计要求
第二节 接地极线路运行特性
第三节 接地极线路运行仿真分析
第四节 接地极线路故障识别
本章小结
第二部分 基于故障录波数据的接地极线路故障测距技术
第三章 接地极线路参数模型与故障特征分析
第一节 接地极线路参数模型
第二节 接地极线路故障特征分析
第三节 特征谐波提取方法
本章小结
第四章 接地极线路故障测距方法
第一节 常规阻抗法基本原理与误差分析
第二节 基于谐波主导频率的单端测距法
第三节 基于直流分量的电压法
第四节 多种测距算法的融合与决策
第五节 仅利用电流量的接地极线路故障测距方法
第六节 接地极线路故障测距的时域电压法
本章小结
第五章 GUI测距系统及其应用
第一节 GUI测距系统
第二节 应用实例分析
本章小结
第三部分 基于行波数据的接地极线路故障测距技术
第六章 接地极线路故障行波特性
第一节 行波测距基本原理
第二节 接地极线路故障暂态行波的产生机理
第三节 接地极线路故障初始行波模量分析
第四节 故障初始行波的传播特性分析
本章小结
第七章 接地极线路行波故障测距仿真分析
第一节 仿真模型与参数设置
第二节 直流输电系统双极运行方式下的接地极线路行波故障测距仿真
第三节 直流输电系统单极运行方式下的接地极线路行波故障测距仿真
第四节 接地极线路雷击暂态行波测距仿真
本章小结
第八章 直流接地极线路行波测距算法研究及实现
第一节 直流接地极线路单端行波故障测距基本原理
第二节 基于数学形态学的测距算法
第三节 基于多分辨相关函数的测距算法
第四节 仿真验证分析
第五节 单端行波故障测距装置
本章小结
第九章 注入脉冲信号的接地极线路行波测距方法与实现
第一节 脉冲注入信号的行波测距方案
第二节 仿真验证分析
第三节 注入脉冲行波测距装置
本章小结