超高压线路保护按相补偿方法及相关问题研究

论文摘要

随着电力系统西电东送、全国联网、特高压输电等工程的建设,大量的超高压线路在电网中运行。为了保证互联电网的安全稳定运行,对适应系统要求的超高压线路保护的性能提出了更高要求。本论文从设计和实现一套高性能的超高压线路保护装置这一角度出发,围绕线路保护的几个关键技术问题展开详细研究,论文的主要内容有:1.首次提出按相补偿的接线方式。对于距离保护而言,接线方式对保护性能有着重要影响。现有的引入零序电流补偿的单相阻抗继电器接线方式在出口单相故障以及区内外转换性故障时,非故障相阻抗继电器可能会误动,新的按相补偿接线方式既保证了故障相阻抗测量的准确性,又最大程度地避免了非故障相阻抗继电器误动,同时,阻抗继电器自身也具备了良好的选相能力。2.提出基于线路Bergeron模型的分布电容电流解决方法。对于750kv以及1000kv系统而言,已经不能忽略长线路分布电容对保护性能的影响。对于分布电容,现有的处理方法都是等效为集总参数,这种处理方法应用于超高压长线路,精度上还有待进一步提高。针对分布电容电流对距离保护解微分方程算法计算精度以及线路纵联差动保护灵敏度的影响,从线路的电磁暂态模型出发,在电磁暂态模型中已经考虑到分布电容,这样根本上解决了电容电流影响问题。3.提出分别适用于单回线以及同杆并架双回线的阻抗选相方案。选相元件存在的主要问题是稳态量选相的准确性不够理想。早期的阻抗选相因为实现手段的限制存在一些不足,微机保护中可以不局限于原有的阻抗选相思路,在深入分析故障情况下单相以及相间阻抗之间的幅值、相位关系基础上,提出了新的阻抗选相方案,为实现稳态量选相提供了一种新的解决思路。4.首次提出基于综合相量的振荡频率测量方法以及振荡闭锁判据自适应整定方法。以往的振荡闭锁判据定值确定更多的是依靠经验,为了提高定值的适应性,基于自适应保护的思想,本文给出了电阻随时间变化的定量表达式,同时基于综合相量实现了振荡频率的快速测量,使得区分振荡与短路的dr /dt保护动作判据确定真正实现从依靠经验到依靠规律。5.提出防止直流换相失败导致突变量方向元件误动的相关措施。针对直流换相失败导致突变量方向元件误动这一新问题,在仿真分析的基础上,指出误动的主要原因在于交直流系统的相互作用以及现有的高频保护防止功率倒向逻辑,从保护动作逻辑出发,给出了有效防止误动的相关措施。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 超高压线路保护的现状及发展
• 1.2.1 线路保护的发展历程
• 1.2.2 超高压线路保护新原理的发展
• 1.2.3 现代信号分析处理技术在超高压线路保护中的应用
• 1.2.4 智能技术在超高压线路保护中的应用
• 1.2.5 超高压线路保护的发展趋势
• 1.3 本课题的意义
• 1.4 论文的主要工作
• 第二章 基于按相补偿的阻抗测量方法研究
• 2.1 引言
• 2.2 新的按相补偿阻抗测量方法
• 2.3 基于按相补偿的阻抗测量方法特性分析[92]
• 2.3.1 单相接地故障
• 2.3.2 两相接地故障
• 2.3.3 相间故障
• 2.3.4 三相及正反向同时故障
• 2.4 按相补偿的阻抗测量方法应用
• 2.5 仿真计算
• 2.6 结论
• 第三章 超高压长线路分布电容对线路保护影响研究
• 3.1 引言
• 3.2 电磁暂态计算中线路 Bergeron 等值电路基本原理
• 3.2.1 无损线 Bergeron 等值电路及沿线电流电压计算
• 3.2.2 考虑损耗的Bergeron 等值电路及沿线电流电压计算
• 3.2.3 时域Bergeron 等值电路与复频域长线方程的统一
• 3.3 基于 Bergeron 模型的长线路微分方程算法
• 3.3.1 微分方程算法应用于长线路存在的问题
• 3.3.2 基于Bergeron 模型的解决方法
• 3.3.3 仿真计算
• 3.4 基于 Bergeron 模型的电容电流补偿方法
• 3.4.1 现有的电容电流补偿方法
• 3.4.2 新型补偿方法及其补偿效果分析
• 3.4.3 仿真计算
• 3.5 结论
• 第四章 线路保护阻抗选相方法研究
• 4.1 引言
• 4.2 单回线阻抗选相方法
• 4.2.1 传统阻抗选相方法
• 4.2.2 新型阻抗选相方法
• 4.2.3 新型选相方案说明
• 4.2.4 仿真验证
• 4.3 同杆并架双回线阻抗选相方法
• 4.3.1 跨线故障下对选相及阻抗测量元件的性能要求
• 4.3.2 新型阻抗选相方法
• 4.3.3 新型选相方案说明
• 4.3.4 仿真验证
• 4.4 结论
• 第五章 距离保护振荡闭锁及振荡周期测量研究
• 5.1 引言
• 5.2 基于测量阻抗变化规律的开放方法
• 5.2.1 全相运行期间电阻变化率的确定
• 5.2.2 非全相运行期间电阻变化率的确定
• 5.3 基于综合相量的电力系统振荡周期测量
• 5.3.1 振荡周期定义
• 5.3.2 综合相量的基本概念
• 5.3.3 基于电流综合相量的振荡周期计算方法
• 5.3.4 仿真计算及算法应用相关问题分析
• 5.4 结论
• 第六章 直流换相失败对突变量方向元件影响研究
• 6.1 引言
• 6.2 直流换相失败对突变量方向继电器影响
• 6.2.1 现有的方向元件动作特性及纵联保护动作逻辑
• 6.2.2 影响换相失败的因素分析
• 6.2.3 仿真分析
• 6.3 结论
• 第七章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 攻读博士学位期间参加的科研工作