基于磁通变化量的母线保护新原理的研究

论文摘要

母线作为电力系统中能量的汇集和分配元件,对电力系统的安全稳定运行具有十分重要的意义。传统的母线保护大多采用母差保护实现,其动作的可靠性在很大程度上受电流互感器(CT)饱和的影响。随着电力系统电压等级的不断提高、系统容量的不断增大,使得系统的暂态过程越来越长,导致CT饱和的问题愈加突出。本文在分析了母线区内及区外故障时各线路CT励磁磁通变化量之间的关系的基础上,提出了一种不受CT饱和影响的母线保护方案。本文首先从CT饱和的物理机制入手,在建立了CT的非线性数学模型的基础上,发现了CT的励磁磁通与二次电流之间存在积分关系；经进一步分析发现各线路CT励磁磁通在母线发生区内故障时其磁通的变化量的方向相同,在区外故障时故障线路磁通变化量与非故障线路方向相反；通过对比两条线路的CT励磁磁通变化量之间的关系,得到了母线发生各种故障时电流互感器励磁磁通变化量的故障特征；在此基础之上提出一种基于电流互感器励磁磁通变化量极性特征的母线保护方案；并在PSCAD仿真环境中将该方案予以实现。大量仿真证明,该方案算法简单易于实现,不受CT饱和及参数不匹配的影响,且不受线路负荷的影响,对于母线各种转移性、发展性故障均能正确反映,抗过渡电阻能力较强。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 同步识别法（时差法）
• 1.2.2 利用CT线性区的母线差动保护
• 1.2.3 磁制动母线差动保护
• 1.2.4 基于小波原理的CT饱和识别法
• 1.2.5 谐波制动法
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 电流互感器饱和的基本理论研究
• 2.1 铁磁材料的磁化特性
• 2.2 考虑饱和特性的电流互感器非线性数学模型
• 2.2.1 电流互感器的非线性电感
• 2.2.2 电流互感器的有功损耗
• 2.2.3 电流互感器T型等效电路的建立
• 2.3 电流互感器的稳态特性
• 2.4 电流互感器的误差
• 2.5 影响电流互感器的暂态饱和的因素
• 2.6 PSCAD中两种CT模型的分析比较
• 2.7 小结
• 第3章 基于磁通变化量的母线保护基本原理
• 3.1 传统的母线保护存在的问题
• 3.1.1 比率制动式母线保护存在的问题
• 3.1.2 传统的方向式母线保护存在的问题
• 3.2 母线故障的仿真分析
• 3.2.1 母线故障的PSCAD仿真模型
• 3.2.2 母线区内故障时的电流及CT励磁磁通的波形特点
• 3.2.3 母线区外故障时的电流及CT励磁磁通波形特点
• 3.2.4 比率制动式母线保护的仿真分析
• 3.2.5 传统的方向式母线保护的仿真分析
• 3.3 基于磁通变化量的母线保护原理
• 3.4 基于磁通变化量的母线保护判据及其仿真验证
• 3.4.1 基于磁通变化量的母线方向比较保护判据
• 3.4.2 仿真验证
• 3.5 小结
• 第4章 基于磁通变化量的母线保护方案的研究
• 4.1 对母线保护方案的要求
• 4.2 整体方案设计
• 4.3 保护方案的实现
• 4.4 小结
• 第5章 仿真验证
• 5.1 PSCAD仿真模型的建立
• 5.2 母线区内外单相接地故障情况的仿真验证
• 5.2.1 区内故障CT不饱和
• 5.2.2 区内故障CT饱和
• 5.2.3 区外故障CT不饱和
• 5.2.4 区外故障CT饱和
• 5.3 母线发生区内外相间故障的仿真分析
• 5.3.1 相间区内故障CT不饱和
• 5.3.2 相间区内故障CT饱和
• 5.3.3 相间区外故障CT饱和
• 5.4 转移性故障的仿真分析
• 5.4.1 区外转区内单相故障
• 5.4.2 区外转区内两相故障
• 5.4.3 复合型故障
• 5.5 与传统母线保护的比较
• 5.5.1 与比率制动式母线保护的比较
• 5.5.2 与传统方向式母线保护的比较
• 5.6 CT参数不匹配对本方案的影响
• 5.7 小结
• 第6章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 发表论文