[00659453]基于广域电压行波的复杂电网故障精确定位技术及应用

电网是当今世界覆盖面最广、结构最复杂的入造系统之一，输电架守线路穿行于山野，城市电缆线路深埋于地下，发生故障时，故障点查找极为困难故障如不能及时排除，易引发多重故障，甚至导致大面积停电事故，特别在冰灾等极端天气情况下，严重危及电网安全，影响社会稳定。故障点的快速、精确、自动定位是加快线路修复和减少停电时间的关键，也是电力系统亟待解决的技术难题。电网故障时，故障点产生电压、电流行波，以接近光速沿线路向整个广域电网传播，在线路两端变电站检测行波波头并记录到达时间，即可精确计算故障点位置。现有故障行波定位通常采用基于单条线路两端电流行波到达时间差的单元式定位方法，无法应用于电网终端线路、热备用线路和采用电子互感器的智能电网的故障定位；同时受高速模/数采样和复杂数字信号处理制约，造价高，定位精度和稳定性有限。因此，迫切需要研究适用于各种电压等级、不同接线方式的复杂电网准确、可靠、经济的故障定位新技术及装备。在国家重大科技攻关、国家自然科学基金等课题的支持下，该项目历经10余年攻关，创造性提出了基于广域电压行波的复杂电网故障精确定位理论，攻克了复杂电网故障行波定位的行渡检测、网络定位和同步时钟等关键技术，取得了集理论、技术及装备于一体的系列成果。主要发明有：1.突破电压行波检测的技术瓶颈，建立了适用于故障定位的电压行波检测理论，发明了行波传感器、行波波头陡度提升及波形鉴别技术；该传感器检测行波波头方法无需采用高速模/数采样和复杂数字信号处理，具有准确、可靠和经济等优点，且可应用于包括终端线路、热备用线路和智能电网的复杂电网故障定位。2.突破单元式故障电流行渡定位模式，发明了基于电压行波到达广域电网各变电站时间差的网络定位方法，发明了多信息融合动态干扰辨识、波速在线测量技术和定位装置的网络优化配置方法，显著提高了故障定位精度、可靠性，大幅减少电网故障定位装置，降低成本。3.攻克故障行渡定位同步时钟误差在线监测与修正的难题，发明了双模卫星时钟与晶振时钟比对分析及误差实时修正方法和电网波过程同步记录技术，有效消除卫星时钟选择性干扰和跳频对时间同步的影响，修正后时钟最大同步误差小于20ns，实现了电网故障行波信号的高精度同步测量。基于上述发明，研发了复杂电网准确、可靠、经济的故障定位新技术及装备，故障定位误差减小到150米，成本降低70％；先后在湖南、湖北、贵州、福建、河北、山西、内蒙等地电网投入使用800余台套，销售收入1.38亿元，间接效益12.5亿元。项目专题成果被专家鉴定为国际领先水平，分别获湖北省技术发明奖一等奖、湖南省技术发明奖一等奖、中国机械工业科学技术奖一等奖、中国专利优秀奖；已获发明专利10项；发表论文被SCI收录17篇、EI收录142篇，CSCD他引1698次；显著促进了电力系统保护与控制领域的科技进步，对减少停电、维护电网安全运行、提升人民生产和生活水平且有重要意义。