高压输电线路自适应重合闸技术研究

论文摘要

可靠的自适应重合闸技术不仅能提高系统的供电可靠性,而且对保证整个电力系统的安全稳定和经济运行都有十分重要的意义。针对目前带并联电抗器的高压输电线自适应重合闸技术中存在的判定结果不准确,判定时间过长的问题,论文通过理论分析和仿真模拟从以下几个方面展开了深入的研究和探讨:本文推导了自适应单相重合闸的电压幅值判据和电压相位判据,从推导过程中分析得出了不同故障性质情况下断开相恢复电压的不同特性,以及各种因素对判据的影响和判据的适用范围。为了进一步认识不带并联电抗器线路在自适应单相重合闸期间断开相恢复电压的潜在特性,本文利用分布参数模型推导得出了断开相端电压的精确表达式,并详细对比分析了其中的电磁耦合电压分量和电容耦合电压分量以及与之相联系的各种因素,为提出准确可靠的不带并联电抗器线路自适应重合闸判据作了可靠的参考依据。由于目前的高压输电线路大部分都带有并联电抗器和中性点小电抗器以补偿线路的电容电流,所以本文利用拉普拉斯频域分析法详细地分析了带并联电抗器线路自适应单相重合闸期间断开相恢复电压的暂态特性。由于并联电抗器的存在,其初始储能的作用使得断开相端电压上不再仅含有工频分量。对于瞬时性故障,故障消失后,断开相端电压中不仅含有由工频电源激励产生的工频分量,还含有由并联电抗器初始储能作用产生的自由振荡分量;而对于永久性故障,故障点一直存在,并联电抗器的初始储能会通过过渡电阻对地放电并迅速衰减至零,所以其断开相端电压上不含自由振荡分量,而只含有工频分量。基于不同故障性质下断开相端电压暂态特性的这一差别,本文提出了一种新的算法来区分故障性质。该方法的基本原理就是对断开相端电压在一个工频周期内进行积分或延迟积分,消除工频分量,保留自由分量,从而区分故障性质。该判据操作简单,判定时间快,可靠性高,区分度大,其性能完全不受过渡电阻、积分起始时刻、自由分量初始相位和整次谐波的影响。考虑到220～500kv线路断路器具有分相操作的特点和微机保护具有故障选相的能力,这使得自适应分相重合闸成为了可能。通过理论定性分形和对实际线路的大量仿真发现,自适应重合闸期间,线路跳开多相与线路跳开单相时,跳开相端电压上的特性类似,都是含有工频分量和自由振荡分量,于是本文将提出的自适应单相重合闸新拍频判据推广到自适应分相重合闸中,并通过大量的EMTP仿真和数据计算验证了判据在自适应分相重合闸应用中的可行性和可靠性。至此,本文提出的新拍频判据将自适应单相重合闸和自适应分相重合闸统一起来,完全打破了分不同故障类型来判定故障性质的模式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目次
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 自适应重合闸技术的发展和研究现状
• 1.2.1 自适应重合闸技术的发展过程
• 1.2.2 对自适应重合闸的基本要求
• 1.2.3 自适应重合闸技术的分类及研究现状
• 1.3 论文的主要工作
• 第2章 自适应单相重合闸电压判据基本原理
• 2.1 自适应单相重合闸基本原理简介
• 2.2 瞬时性故障时断开相端电压
• 2.2.1 电容耦合电压
• 2.2.2 电磁耦合电压
• 2.2.3 断开相两端电压工频分量
• 2.2.4 断开相两端电压自由分量
• 2.3 永久性故障时断开相端电压
• 2.3.1 金属性接地时断开相端电压
• 2.3.2 经过渡电阻接地时断开相端电压
• 2.4 判别故障性质的方法
• 2.4.1 电压幅值判据
• 2.4.2 电压相位判据
• 第3章 基于分布参数的断开相端电压稳态求解及其特性分析
• 3.1 三相均匀传输线方程
• 3.2 两相运行的均匀传输线电压稳态分析
• 3.3 断开相端电压
• 3.3.1 不带并联电抗器线路端电压
• 3.3.2 带并联电抗器线路端电压
• 第4章 带并联电抗器的输电线路自适应单相重合闸技术
• 4.1 断开相恢复电压暂态分析
• 4.1.1 电容耦合电压引起的暂态分量
• 4.1.2 电磁耦合电压引起的暂态分量
• 4.2 新的自适应单相重合闸判据
• 4.2.1 永久性故障下断开相端电压积分
• 4.2.2 瞬时性故障下断开相端电压积分
• 4.2.3 自由分量频率估算对判据性能的影响
• 4.2.4 系统频率波动对判据性能的影响
• 4.2.5 判据的提出
• 4.3 EMTP仿真及对判据的验证
• 第5章 带并联电抗器的输电线路自适应分相重合闸技术
• 5.1 自适应分相重合闸逻辑
• 5.2 选跳相跳闸后端电压定性分析及其波形仿真
• 5.2.1 相间短路
• 5.2.2 两相短路接地
• 5.2.3 三相短路接地
• 5.3 判别故障性质的方法
• 5.3.1 两相短路
• 5.3.2 两相短路接地
• 5.3.3 三相短路
• 5.3.4 三相短路接地
• 第6章 全文总结
• 参考文献
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢