输电线路相位相关电流差动保护的研究

论文摘要

为了能实现输电线路的全线速动,电流差动保护作为主保护被广泛的应用于高压、超高压输电线路上。而随着电力系统的发展,电网规模不断扩大、系统容量逐渐增加、电压等级也越来越高,输电线路不同的运行方式、经过渡电阻故障、以及电流互感器饱和等问题对电流差动保护提出了更为苛刻的要求。传统电流差动保护采用比率制动的原理,通过制动项的设置使得差动保护在保证区外故障时安全性的前提下,能够尽量的提高保护的灵敏度。然而传统比率制动判据存在一些固有的缺点,其不足之处主要体现在:受长线分布电容电流影响大、内部故障时受负荷电流和过渡电阻等问题的影响保护可能发生拒动、外部故障时受电流互感器饱和可能发生误动等。另外,传统电流差动保护制动系数的设置比较困难,其值太大会降低内部故障时灵敏度,太小又会影响外部故障时的安全性。本文针对传统差动保护的不足,提出了一种相位相关电流差动保护新原理。该原理将差动两侧的电流相位差引入判据,从而实现了制动项在区内外故障时分别体现为驱动和制动两种状态,同时提高了差动保护的灵敏性和可靠性。通过在直角坐标系和极坐标系下的详细论述,证明了新原理同时具有很高的灵敏度与可靠性。同时,通过跟传统比率制动判据和标积制动判据的比较分析得出新差动保护原理在抗电流互感器饱和与抗过渡电阻能力等问题上都具有明显的优越性。此外,本文还提出了变斜率的相位相关电流差动保护原理。在此基础上,本文给出了基于相位相关电流差动保护的综合判据。最后,通过仿真计算软件EMTDC/PSCAD和MATLAB的仿真分析,验证了新原理优良的动作性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.2 课题的研究现状
• 1.3 论文的主要工作及章节安排
• 第二章 相位相关电流差动保护原理
• 2.1 传统电流差动保护
• 2.2 相位相关电流差动保护
• 2.2.1 相位相关电流差动保护新原理
• 2.2.2 区外故障时差动保护的可靠性
• 2.2.3 区内故障时差动保护的灵敏性
• 2.3 复平面上电流差动保护的动作特性
• 2.3.1 传统比率制动特性的电流差动保护
• 2.3.2 标积制动的电流差动保护
• 2.3.3 相位相关电流差动保护
• 2.4 相位相关电流差动保护的性能分析比较
• 2.4.1 电流互感器饱和的影响
• 2.4.2 过渡电阻的影响
• 2.4.3 线路重载及系统振荡的影响
• 2.5 相位相关电流差动保护的扩展原理
• 2.6 变斜率的相位相关电流差动保护原理
• 2.6.1 动作特性分析
• 2.6.2 几种特殊情况的考虑
• 2.6.3 变斜率判据的扩展原理
• 2.7 本章小结
• 第三章 基于相位相关电流差动保护新原理的综合判据
• 3.1 相位相关电流差动保护的应用
• 3.2 综合判据提出
• 3.3 综合判据动作特性分析
• 3.4 几种综合判据方案
• 3.5 综合判据的扩展原理
• 3.6 本章小结
• 第四章 仿真分析
• 4.1 仿真实现方法
• 4.2 500 kV 系统仿真分析
• 4.2.1 内部故障仿真分析
• 4.2.2 外部故障仿真分析
• 4.2.3 外部故障互感器饱和仿真分析
• 4.2.4 内部经高阻故障仿真分析
• 4.3 总结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢