本文是一篇电力论文，电力系统的信息与控制系统由各种检测设备、通信设备、安全保护装置、自动控制装置以及监控自动化、调度自动化系统组成。电力系统的结构应保证在先进的技术装备和高经济效益的基础上，实现电能生产与消费的合理协调。
（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇电力论文，供大家参考。
第 1 章 绪 论
1.1 特高压输电保护算法的背景及研究意义
全球能源发展目前面临资源紧张、环境污染以及气候变化三大难题。2015 年 9月 26 日，习近平同志在联合国发展峰会上倡议探讨构建全球能源互联网。全球能源互联网以特高压输电系统为骨干网架，连接“一极(北极)一道(赤道)”和各洲大型能源基地，以清洁和绿色方式满足全球电力需求[1,2]。另外，中国煤炭资源集中在山西、陕西和内蒙古西部，水力资源集中在西南和西北，而负荷中心集中在东部的京津唐、山东、环渤海地区，东南部的长江三角洲地区和南部的珠江三角洲地区。能源基地与电力负荷中心之间相差上千公里，分布极不均衡，这就决定了“西电东送、南北互供”的电力系统发展格局。这些仅依靠超高压输电技术将难以实现，且无法满足日益增长的电力需求。因此，建设特高压电网是实现我国甚至全球能源安全、高效、清洁供应的客观要求，也是世界各国电网发展的必然。我国自 2010 年全面进入特高压交直流混合电网时代，已建成多条特高压交直流输电线路。2015 年实现“三纵三横一环网”的交直流联合输电的格局，保证中东部地区的供电，取得巨大的经济效益。与特高压直流输电相比，特高压交流输电是各个联结系统之间的功率调剂，事故后的互相支援更加灵活，可减少事故率。同时特高压交流输电需为特高压直流输电提供重要支撑[3]。因此，本文针对特高压交流输电继电保护算法展开研究，下文出现的特高压输电均是指特高压交流输电。继电保护是电力系统中不可或缺的组成部分之一，担负着保障全网安全稳定运行的重要使命。在继电保护中，尽可能充分且准确地运用正常或者故障信号，并对必要的信号进行快速准确的检测、提取和应用是继电保护实现的前提，其关键是算法对信号的处理。自 16 世纪以来，随着计算机技术日趋成熟，数字信号处理算法便作为工程上的一门新兴学科迅速发展起来。处理电力系统工程信号常用的算法有：广泛应用于信号滤波的快速傅里叶算法(FFT)、卡尔曼(R.E.Kalman)滤波算法、最小二乘算法等；用于奇异性检测的小波 分析(Wavelet Analysis)、数学形态学(Mathematical Morphology, MM)、希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform, HHT)等；用于频谱分析的傅氏算法、相关分析法、普罗尼(Prony)算法等。
.........
1.2 特高压输电保护算法的研究现状
目前输电线路上继电保护装置广泛采用的是基于工频电气量的，而光纤通信技术以及硬件的快速发展为基于暂态电气量的继电保护提供了有力的技术支持。无论是基于工频量还是暂态量的继电保护，继电保护算法均是实现保护环节中不可或缺的一部分。特高压输电线路的电气特性不同于其他电压等级，且特高压输电在联网系统中具有特殊地位，继电保护算法的作用变得更加重要。因此，对特高压输电保护算法的研究一直是国内外电力工作者的研究重点之一。
1.2.1 特高压输电电流差动保护算法的研究现状
电流差动保护原理自19世纪初提出以来，便被广泛应用于电力系统继电保护中。我国第一条特高压输电线路的主保护之一就是采用电流差动纵联保护原理。电流差动保护原理具有绝对的选择性，且基本不受过渡电阻的影响，同时不受系统运行方式变化和系统振荡的影响[5]。随着特高压输电线路的发展，电流差动保护遇到了新的问题和挑战，将其用于特高压长距离输电线路继电保护时，线路分布电容电流的影响已不能忽略。在保证区内故障保护灵敏可靠动作的同时，还需要正常运行和区外故障时保护可靠不动作。电容电流补偿算法基本消除了分布电容电流对电流差动保护的影响，为提高电容电流补偿的精确度以及自适应能力，对补偿算法的改进措施逐渐被提出。
.......
第 2 章 特高压输电线路电容电流补偿算法
电流差动保护以基尔霍夫电流定律为基础，若不考虑输电线路分布电容、分布电导和并联电抗器等影响因素，则电流差动保护原理对任何故障都是适用的。1000kV 特高压输电线路采用多根分裂导线，且输电距离长，导致线路的分布电容较超高压输电线路有所增大。在运行过程中线路会产生很大的分布电容电流，从而影响电流差动保护的性能。特高压输电线路除采用了高压并联电抗器来抑制线路过电压之外，线路的分布电容也很大。因此，研究带并联电抗器的电容电流补偿算法对特高压输电线路的电流差动保护的影响是十分必要的。
2.1 特高压输电系统参数选择与计算
建设特高压输电线需要巨大投资，应尽量发挥其经济效益，主要体现在以下三个方面：(1) 尽量提高线路传输能力，即增大输电线路的自然功率，从而减小输电线路的电压损耗，减小无功补偿设备的投资，提高经济性；(2) 综合考虑特高压设备的维修更换费用和系统稳定的重要性，特高压输电线路继电保护的首要任务是保证电压不超出允许范围，其次是保证系统稳定。因此，通常要在特高压输电线路装设容量很大的并联电抗器，用以吸收容性无功功率，防止产生过电压危及电气设备和绝缘子；(3) 为提高输电网稳定极限以及经济性，特高压输电线路通常采用串联电容补偿器补偿线路电抗，缩短“电气距离”。特高压输电系统的参数包括分裂导线单位长度的正序电阻、正序电感、正序电容和正序电导，高压并联电抗器的电感以及串联电容器的电容。
..........
2.2 电容电流补偿算法
电流差动保护以基尔霍夫电流定律为基础，保护判据的灵敏度高，对电力系统振荡、非全相等各种复杂的运行方式均适用。电流差动保护研究的是线路两端电流的关系，因此特高压输电线路可以利用集中参数的Π型网络代替分布参数线路，假设并联电抗器采用双端补偿，系统示意图如图 2-3 所示。常用的分相电流差动保护判据如式(2-12)所示，两个条件同时满足时，保护元件才会动作。前文 2.2.2 节提出的时域电容电流补偿算法采用半补偿方式，认为电容平均分布在线路两侧。但是当线路发生区内非中点故障时，线路两侧的电容值并不相等，电流差动保护的灵敏度受故障点的影响会降低。因此，本节提出一种基于故障测距的时域电容电流补偿算法，该方法在保证区外故障安全性的基础上，提高了区内故障时保护的灵敏度。
.........
第 3 章 Prony 算法及其改进方案............ 25
3.1 Prony 算法的基本原理....... 25
3.1.1 模型阶数的确定...........27
3.1.2 采样频率的确定...........28
3.1.3 抗噪性能的改进方案...............28
3.2 分段 Prony 算法..... 29
3.2.1 基于 MSRE 的分段 Prony 算法...........30
3.2.2 改进的分段 Prony 算法........... 31
3.3 算例分析.....32
3.4 本章小结.....38
第 4 章 基于改进的 Prony 算法的特高压暂态保护....... 39
4.1 特高压暂态保护概述.........39
4.2 特高压输电线路故障性质的特点及保护判据.....40
4.2.1 特高压输电线路故障性质特征分析...............40
4.2.2 特高压输电线路故障性质的判据.......43
4.3 基于线模分量主频的特高压线路故障选相方案.............44
4.3.1 特高压故障线路固有频率的特征.......44
4.3.2 不同故障类型下线模分量主频特征...............47
4.3.3 故障选相...........50
4.4 1000kV 特高压输电线路暂态保护仿真分析........51
4.4.1 特高压输电线路故障性质的判别.......51
4.4.2 特高压输电线路故障选相.......53
4.5 本章小结.....55
第 4 章 基于改进的 Prony 算法的特高压暂态保护
4.1 特高压暂态保护概述
目前，电力系统继电保护中广泛采用的差动保护、距离保护、方向保护等都是基于工频量的保护方法。通常采用滤波的方法将高频暂态分量作为噪声滤除，从而得到工频量进行保护。因此，滤波过程增加了保护的动作时间，长时间带故障运行将对特高压输电系统造成很大的影响。特高压交流输电不仅担负着远距离输电、实现各大电网互联的任务，还为特高压直流输电提供重要支撑。为确保特高压输电线路能安全稳定地运行，要求继电保护的动作更迅速、可靠性更高，仅基于工频量的保护已不能满足特高压输电继电保护的要求。暂态保护不同于继电保护中基于工频量的保护方法，是基于提取故障所产生的高频暂态量的输电线路保护。因故障暂态过程十分短暂，且不需要滤波，暂态保护的动作时间将大大减小。特高压输电线路故障暂态分量十分丰富，且暂态特征明显，利用这些暂态量特征可迅速判别出线路故障地点、故障性质、故障类型、故障持续时间等，实现故障超高速切除。暂态保护响应快且不受过渡电阻、系统振荡等工频现象的影响，解决了继电保护速动性和可靠性之间的矛盾，对提高特高压输电系统的稳定性有重要意义。暂态保护的关键一方面是通过新型算法快速准确提取故障暂态信号中所需的高频成分，要求算法计算速度快、精度高且所需采样周期短；另一方面是研究专门设计的故障判别方法进行故障辨识，可分为暂态电压保护和暂态电流保护，利用暂态特征的不同形成相应的保护方案。暂态形成原因主要有以下几个方面[65]：(1) 串联电容无功补偿设备保护如 MOV 保护方案或者单、双间隙保护方案均会使电压和电流波形中产生暂态分量；(2) 绝大多数的特高压线路故障属于弧光故障，随着断路器跳闸的初始电弧、二次燃弧以及之后的电弧反复短暂的熄灭和重燃均会产生高频暂态信号，且频带较宽；(3) 特高压线路故障时，根据叠加原理可以将故障点等效为一个电压源，其大小为故障前故障点的电压。等效电压源产生方向为从故障点到线路两端传播的行波，行波在传播过程中经过波阻抗突然改变的点时会随之改变方向，发生相应的折射和反射，行波在母线和故障点之间的多次反射和折射的叠加会产生暂态信号。本章将针对故障性质的判别、故障选相及仿真分析展开讨论。#p#分页标题#e#
........
结 论
本文主要以特高压交流输电线路继电保护算法为研究对象，从基于工频量的保护和基于暂态量的保护两方面展开。建立了 1000kV 特高压输电线路模型，完成了Prony 算法程序的编写任务。针对特高压输电线路存在电容电流大、故障暂态成分更加丰富的问题，提出了改进的继电保护算法，有效提高了特高压输电线路继电保护的速动性、可靠性和灵敏性。论文主要完成的工作和取得的成果如下：
(1) 提出了基于故障测距的时域电容电流补偿算法。建立了特高压输电线路模型，分析了特高压输电线路电流差动保护进行电容电流补偿的必要性。针对传统的时域电容电流补偿算法在线路区内非中点故障时补偿不准确的问题，提出了基于故障测距的时域电容电流补偿算法。保证了特高压输电线路电流差动保护在线路正常运行和区外故障时可靠不动作，提高了线路区内故障时电流差动保护的灵敏度。
(2) 分析了 Prony 算法并提出了改进方案。介绍了 Prony 算法的基本原理，并从模型阶数、采样频率以及抗噪性能三方面分析了如何提高 Prony 算法计算精度的方法。针对基于 MSRE 的分段 Prony 算法存在的分段不准确的问题，提出了基于小波变换的分段 Prony 算法，改进的分段 Prony 算法利用了小波变换和突变点均具有局部化的特性，在低信噪比的情况下可对信号进行准确分段，不仅提高了算法的精确度，同时提高了算法的计算速度。改进的分段 Prony 算法适用于故障信号的暂态分析，可准确提取信号的高频成分，在电力系统的应用中具有很好的发展前景。
(3) 研究了带并联电抗器的特高压输电线路故障性质的特征并提出了故障性质辨识的保护判据。分析了发生瞬时性故障和永久性故障时故障相恢复电压的频率成分，并利用改进的分段 Prony 算法提取故障相恢复电压的频率成分。提出的保护判据可准确地辨识出特高压输电线路的故障性质，保证自动重合闸准确闭锁，提高了系统的稳定性。
(4) 根据特高压输电线路电流各模分量主频的特征，研究了基于线模分量主频的故障选相方案。该选相方案不受过渡电阻和故障位置的影响，并对数据窗长度要求低，半个工频周期即可满足要求，可有效提高特高压输电线路继电保护的速动性。
..........
参考文献（略）
