静止无功补偿器对输电线路继电保护影响研究

论文摘要

灵活交流输配电技术(FACTS/DFACTS)可以对交流输配电系统实施灵活快速调节,具有大幅度提高输电线路输送能力、阻尼系统振荡、提高电能质量等优点,在电网中应用越来越广泛。静止无功补偿器(SVC)是应用最广泛的FACTS/DFACTS控制器,其接入电网将改变系统电气量,这必然会影响到继电保护装置的正确动作,威胁到电力系统的安全稳定运行。目前SVC接入电网对继电保护影响所开展的研究还较少,因此开展SVC对继电保护的影响研究对于保证电网的安全运行具有重要的理论和现实意义。基于此,本文针对SVC对输电线路保护的影响进行了深入研究。介绍了FACTS/DFACTS技术在现代电网的重要作用,阐述了SVC良好的无功补偿性能,并对SVC构成、工作原理及开闭环控制策略进行了研究,选用了基于电压控制的SVC模型,对SVC模型的稳态和动态特性进行仿真,仿真表明在系统发生故障时SVC可以对系统电压进行有效调节。在深入分析SVC结构及控制的基础之上,分析了其自身阻抗特性,结合故障分量方向保护特点,分析在保护正向故障与反向故障时,SVC对保护背端系统阻抗的影响规律,提出了SVC对故障分量保护灵敏角改变量的计算方法,以简单双端电源系统为例,分析了不同补偿容量对故障分量方向保护背端系统阻抗角影响,并对相同容量的容性与感性补偿加以分析。对SVC自身短路电流特性进行研究,得到其一定控制策略下的短路模型,分析了其在系统短路时,输出电流与自身容量、控制策略、端口电压的关系,并将其接入配网研究了SVC对配网故障特征影响,通过分析SVC对配电网保护影响机理,表明系统故障时SVC可以提高接入点母线电压,改变网络短路电流,得出了SVC对上下游线路短路电流影响规律。搭建了基于RTDS(Real Time Digital Simulators)含SVC配电网模型,结合放射型配电网电流保护,分析了SVC接入将会对电流保护的灵敏度及保护的配合带来的影响,仿真表明该模型的有效性,为配电网电流保护配置与整定提供了依据。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 研究的背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 无功补偿设备发展现状
• 1.2.2 无功补偿设备对继电保护影响研究现状
• 1.3 研究的意义
• 1.4 主要研究内容
• 2 静止无功补偿器原理及模型
• 2.1 引言
• 2.2 电力系统并联补偿的特点与作用
• 2.2.1 提高电力系统动态性能
• 2.2.2 提高电力系统的暂态稳定性
• 2.2.3 电力系统振荡稳定控制
• 2.2.4 电压稳定控制
• 2.2.5 电能质量及负荷补偿
• 2.3 静止无功补偿器结构及原理
• 2.3.1 TCR 运行特性
• 2.3.2 TSC 运行特性
• 2.3.3 TCR-TSC 型SVC 补偿原理
• 2.4 SVC 控制策略
• 2.4.1 开环控制
• 2.4.2 闭环控制
• 2.5 SVC 模型稳态和动态特性
• 2.5.1 RTDS 简介
• 2.5.2 SVC 数学模型
• 2.5.3 稳态和暂态特性仿真
• 2.6 本章小结
• 3 SVC 对故障分量方向保护的影响分析
• 3.1 引言
• 3.2 SVC 阻抗特性
• 3.3 故障分量方向保护的基本原理
• 3.3.1 故障信息与故障分量
• 3.3.2 利用故障分量方向元件的基本原理
• 3.3.3 利用故障分量方向保护判据
• 3.4 SVC 对故障分量方向保护的影响
• 3.4.1 单端投入SVC 对故障分量方向保护影响
• 3.4.2 双端投入SVC 对故障分量方向保护影响
• 3.5 算例分析
• 3.6 本章小结
• 4 基于 RTDS 含 SVC 配电网保护研究
• 4.1 引言
• 4.2 配电网继电保护
• 4.2.1 配电网结构
• 4.2.2 配电网电流保护
• 4.3 SVC 对电网短路电流特征影响
• 4.3.1 SVC 短路电流特性分析
• 4.3.2 SVC 对配电网短路故障特征影响
• 4.4 基于RTDS 含SVC 配电网电流保护仿真
• 4.4.1 仿真模型建立
• 4.4.2 仿真分析
• 4.5 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 本文主要结论
• 5.2 后续研究及展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 攻读硕士学位期间发表的论文
• B. 攻读硕士学位期间参加的科研项目