超高压并联电抗器及线路保护综合研究

论文题目: 超高压并联电抗器及线路保护综合研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 电力系统及其自动化

作者: 辛振涛

导师: 尹项根,张哲

关键词: 超高压输电线路,并联电抗器,匝间短路,能量法,输电线路保护,故障测距

文献来源: 华中科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着我国电力工业的飞速发展,电网规模越来越大,电压等级越来越高,大电网互联已成为必然的趋势。超高压、特高压远距离输电线路的安全稳定是我国电网日益面临的问题。为了补偿超高压线路沿线分布电容的容性充电功率,抑制超高压线路的工频过电压,在超高压输电线路的一侧或两侧安装了超高压并联电抗器。而超高压并联电抗器故障后,除了跳开本侧线路断路器,还要跳开线路对侧的断路器,因此,超高压并联电抗器的安全稳定运行,同样对整个系统的安全稳定起着至关重要的作用。特别是近年来美国、欧洲等相继发生大面积停电事故后,波及范围之大,后果之严重,更充分说明安全、可靠的保护控制措施是电力系统安全稳定运行的一个重要课题。论文在对超高压长距离输电线路工频过电压分析基础上,围绕着超高压并联电抗器在超高压输电线路上的应用,研究了超高压并联电抗器保护、超高压输电线路的功率平衡法纵差保护和超高压输电线路的一种改进型双端故障测距算法,开发了超高压并联电抗器保护装置。超高压并联电抗器匝间短路的保护是并联电抗器保护中的重点和难点,也是继电保护研究者所面临的具有挑战性的一个课题。论文分析了常用的零序功率方向和带补偿的零序功率方向匝间短路保护原理的不足,提出了同时采用零序和负序功率方向保护原理的新型匝间短路保护方案。针对匝间短路时零序功率方向保护灵敏度不高的问题,提出了能量法保护原理。对故障后的零序和负序分量构建了相应的能量函数,能够正确地对并联电抗器发生的故障做出灵敏、可靠的判断。在超高压输电线路中,由于电压等级较高,距离较长,因此发生故障后,暂态过程比较复杂,特别是并联电抗器的投入使用,进一步加剧了暂态过程。与此相对应的是为了提高系统的安全稳定性,要求超高压输电线路发生故障后切除故障的时间较短,因此,就必须寻找合适的能够适应这种实际需要的超高压输电线路保护原理。论文在两种离散化长线方程的基础上,提出了一种同时利用线路两侧电压和电流信息的功率平衡法保护原理,能够对超高压输电线路实施快速、灵敏的保护。针对一种常用的超高压输电线路双端测距算法在实际应用中可能存在伪根的缺陷,对其测距算法进行了改进,使其更具通用性。新算法以离散化的长线方程为基础,

论文目录:

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 引言

1.2 超高压并联电抗器保护研究现状

1.3 超高压线路保护研究现状

1.4 超高压线路故障双端测距研究现状

1.5 全文的主要工作和章节安排

2 超高压并联电抗器的应用及相关问题研究

2.1 引言

2.2 并联电抗器在电力系统中的作用及应用

2.3 并联电抗器的结构及其故障

2.4 并联电抗器对超高压输电线路工频过电压的抑制

2.5 并联电抗器对超高压输电线路故障暂态过程的影响

2.6 微机电抗器保护的研究现状与新进展

2.7 本章小结

3 超高压并联电抗器保护研究

3.1 引言

3.2 超高压并联电抗器保护方案

3.3 并联电抗器匝间短路故障的仿真模型

3.4 零序功率方向匝间短路保护原理分析

3.5 带补偿电压的零序功率方向匝间短路保护原理分析

3.6 负序功率方向匝间短路保护原理分析

3.7 零序和负序功率方向匝间短路保护灵敏度对比分析

3.8 零序和负序功率方向保护同时采用的匝间短路保护方案

3.9 零序和负序功率方向保护仿真验证

3.10 匝间短路动模实验数据验证分析

3.11 外部故障时动模实验数据验证分析

3.12 小结

4 能量法并联电抗器匝间保护原理

4.1 引言

4.2 能量法保护原理

4.3 能量法保护判据

4.4 能量法保护仿真验证

4.5 小结

5 超高压并联电抗器保护装置的开发

5.1 引言

5.2 装置设计开发原则

5.3 装置的管理功能

5.4 保护装置硬件平台的构成

5.5 保护装置软件的开发

5.6 小结

6 超高压线路功率平衡法保护新原理

6.1 引言

6.2 长线方程的离散化

6.3 功率平衡法保护原理

6.4 功率平衡法保护原理判据的确定

6.5 功率平衡法保护原理的仿真验证

6.6 功率平衡法保护原理的实际系统仿真验证

6.7 小结

7 改进型超高压输电线路双端故障测距算法

7.1 引言

7.2 故障测距方法

7.3 常规故障定位算法的鲁棒性

7.4 改进型双端测距算法

7.5 带并联电抗器的超高压输电线路故障测距

7.6 小结

8 全文总结

8.1 主要工作

8.2 有待进一步开展的工作

致谢

参考文献

附录1 作者在攻读博士学位期间发表的论文

附录2 作者在攻读博士学位期间主要的科研工作

附录3 电抗器匝间短路零序和负序分量灵敏度分析验证

附录4 黑龙江西部及呼盟地区电网接线图

发布时间: 2006-04-05

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