基于故障分量的T接输电线路电流差动保护的研究

论文摘要

随着大区域电网的建设和发展,T接线路在高压和超高压系统中已经得到广泛的应用。与两端输电线路相比,T接输电线路有许多不同的特性。由于T接线路自身存在内部故障时负荷电流流出和外部故障时CT易饱和等问题,在两端输电线路中有良好性能的保护应用到T接输电线路中会出现问题。因此,对T接输电线路差动保护的研究具有重要理论研究意义和工程应用价值。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。然而传统的电流差动保护判据存在以下缺陷:在高压长线路中,受电容电流的影响较大,会降低保护内部故障动作的灵敏性和外部故障制动可靠性;内部故障时,易受过渡电阻和负荷电流等情况的影响,保护灵敏度下降,可能会拒动;外部故障时,电流互感器容易饱和,保护可能会误动等。另外,如何对传统电流差动保护的制动系数进行选取需要深究,考虑保护内部故障的动作灵敏性时制动系数选取不能太大,考虑保护外部故障制动可靠性时其值不能太小。本文提出了一种基于故障分量的电流差动保护新原理。由于该原理在电流差动保护判据引入电流相位差,在区内外故障时实现了制动项分别起驱动和制动作用,从而同时提高了差动保护的动作灵敏性和制动可靠性,能同时满足保护内部故障动作灵敏性和外部故障制动可靠性的要求。通过在极坐标系下和直角坐标系的详细论述,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。最后本文还提出了电流差动的综合保护方案。通过仿真计算软件EMTDC/PSCAD和MATLAB的仿真分析,验证了新原理和综合保护方案具有优良的动作性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景与意义
• 1.2 传统保护在T 接线路中存在的问题
• 1.2.1 T 接线路对方向高频保护的影响
• 1.2.2 T 接线路对距离高频保护的影响
• 1.3 电流差动保护的综述
• 1.3.1 电流差动保护的发展历程
• 1.3.2 电流差动保护的特点
• 1.3.3 电流差动保护的分类及存在的问题
• 1.4 本文所进行的研究
• 第二章 T 接线路电流差动保护的判据
• 2.1 基于全电流的T 接线路电流差动保护的判据
• 2.2 基于故障分量的T 接线路电流差动保护判据
• 2.2.1 传统判据的提出
• 2.2.2 两传统判据在复平面上的性能分析
• 2.2.3 两传统判据在复平面上的性能比较
• 2.2.4 相位相关电流差动保护的性能分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于故障分量T 接线路电流差动保护新判据
• 3.1 新判据的提出
• 3.2 新判据在复平面上的性能分析
• 3.3 新判据与传统判据的比较
• 3.3.1 两判据在内部故障动作灵敏性上的比较
• 3.3.2 两判据在外部故障制动可靠性上的比较
• 3.4 新判据的抗CT 饱和性能分析
• 3.4.1 电流互感器饱和的原因
• 3.4.2 电流互感器饱和的影响
• 3.4.3 CT 饱和时新判据与传统判据的性能分析与比较
• 3.5 几种特殊情况下新判据的性能分析
• 3.5.1 一端线路退出运行时
• 3.5.2 内部经过渡电阻故障时
• 3.5.3 内部故障有故障分量电流流出时
• 3.5.4 三端CT 励磁特性不完全相同时
• 3.5.5 考虑分布电容电流影响时
• 3.5.6 分相动作能力
• 3.6 PSCAD 仿真及结果分析
• 3.6.1 仿真实现方法
• 3.6.2 T 接线路的建模及其仿真结果分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 T 接线路电流差动保护的综合保护方案
• 4.1 综合判据的提出
• 4.2 综合判据的性能分析
• 4.2.1 CT 未饱和时的性能分析
• 4.2.2 CT 严重饱和时的性能分析
• 4.2.3 T 接线路带联络线时的性能分析
• 4.3 综合保护方案的提出
• 4.4 综合保护方案中各判据的配合关系
• 4.5 仿真及结果分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢