500kV同杆双回线横差保护的实现研究

论文摘要

输电线路是电力系统最重要的组成部分之一。随着全国电网建设进入了以超高压、远距离、大容量为标志的新阶段,为了充分发挥线路传输电力的能力,提高单位线路走廊宽度下的输电容量,超高压、远距离、大容量的输电线路越来越多的采用同杆双回线的输电方式。因此研究获取保护性能更佳、可靠性更高且适用于同杆双回线的线路保护就成为一个重要的任务。目前国内外应用于500kV同杆双回线路的保护配置通常为:以分相电流差动和零序电流差动构成快速主保护,配置不依赖于通道的,近端故障可以特高速动作、正确选相的快速距离I段保护和相间、接地距离延时II、III段及四段零序方向过流保护构成全套后备保护。然而在主保护失去通道或故障退出时,后备保护受互感影响,导致保护范围缩短、速动性不足。为了解决后备保护速动性不足的问题,河南省电力公司提出了将横差保护应用于500kV同杆双回线路的课题。本论文拟就这一课题进行了实现研究。本论文分析了不同故障类型下,传统的采用无关相相间电压极化的横差保护选择元件的动作行为。指出由于受两侧系统功角差和故障点位置变化的影响,在相间短路时,故障滞后相的测量角受到的影响最大,最有可能发生误动作。并针对这一情况提出了采用正序电压作为极化电压,通过分析和仿真实验,证明了该方法能够适应两侧系统更大的功角差范围和具有更大的保护范围。其中仿真实验分不同运行工况、不同故障点、不同故障类型以及金属性短路和高阻接地数种情况进行。本论文对改进后横差保护应用于同杆双回线系统时选择元件可能发生误动的种种情形、相应的闭锁措施作了定性研究,包括:单回线运行、双回线先跳一回线后、双回线接到两段母线上且母线故障、任一线路的任何相别断线等情况下的闭锁措施,以及复压闭锁、TV断线闭锁等,并给出了横差保护的动作逻辑图。本论文给出了保护的总体方案,介绍了主保护和后备保护的构成、断路器保护的各项基本功能。为了实现按相跳闸与自适应重合闸,本论文具体研究了3/2断路器接线方式下,线路保护与断路器保护之间如何配合。通过举例说明,详细介绍了线路保护和断路器保护之间所需交换的信息及其动作流程,为双回线新型保护装置的研制提供了理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及课题学术和实用意义
• 1.2 国内外现状综述
• 1.2.1 光纤分相电流差动通道故障的问题
• 1.2.2 互感对距离保护的影响
• 1.2.3 互感对零序保护的影响
• 1.3 在500KV 同杆双回线中使用横差保护的意义
• 1.4 论文的主要工作
• 2 横差保护选择元件动作行为的研究
• 2.1 横差电流方向保护的原理
• 2.1.1 电流比率制动差动元件（简称差动元件）
• 2.1.2 差电流方向元件（又称为选择元件）
• 2.2 采用无关相相间电压极化的选择元件动作行为分析
• 2.2.1 L-I 线路内部相间短路
• 2.2.2 L-I 线路内部单相接地
• 2.2.3 L-I 线路内部三相短路
• 2.2.4 L-I 线路内部相间短路接地
• 2.3 选择元件动作判据的改进
• 2.4 小结
• 3 基于500KV 同杆双回线系统的仿真实验
• 3.1 实验模型与参数
• 3.2 不同故障类型下选择元件的动作波形举例
• 3.2.1 BC 两相短路
• 3.2.2 A 相接地
• 3.3 仿真实验结果
• 3.4 小结
• 4 横差保护闭锁措施的研究与动作逻辑总框图
• 4.1 横差保护的若干闭锁
• 4.1.1 在单回线运行时闭锁横差保护
• 4.1.2 双回线任一线路的任何相别断线时横差保护误跳的闭锁
• 4.1.3 对一回线发跳闸命令后禁止再向另一回线发跳闸命令
• 4.1.4 双回线对端接到中间有母联断路器的两段母线上的情况
• 4.1.5 复合电压闭锁
• 4.1.6 PT 断线闭锁
• 4.1.7 CT 断线闭锁
• 4.2 横差保护动作逻辑总框图
• 4.3 小结
• 5 同杆双回线路保护的总体方案
• 5.1 保护配置及功能
• 5.1.1 主、后备保护配置及功能
• 5.1.2 主保护介绍
• 5.2 3/2 断路器接线方式的保护配置图
• 5.3 线路保护动作流程
• 5.4 断路器保护
• 5.4.1 线路充电保护
• 5.4.2 断路器失灵保护
• 5.4.3 母线死区保护
• 5.4.4 断路器三相不一致保护
• 5.4.5 断路器保护与线路保护的配合
• 5.5 小结
• 6 结论
• 6.1 横差保护应用于500KV 同杆双回线的研究
• 6.2 保护实现问题的研究
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录