特高压系统潜供电弧特性及抑制措施研究

论文摘要

大力发展特高压输电符合中国国情,是适应我国电力急速增长,解决资源优化配置、环境保护、土地资源紧张等经济发展与社会问题的有效手段。随着电压等级的提高,潜供电弧现象凸显,如不采用有效限制措施潜供电弧难以自熄灭,直接影响单相自动重合闸的成功实施。因而有必要对潜供电弧特性及限制措施进行深入研究。本文从系统的角度出发,基于我国特高压交流输电工程实际情况,采用频率相关模型和相模变换的理论,详细计算并全面分析了特高压单回、多回输电线路潜供电弧产生机理、潜供电流和恢复电压的动态特性、影响因素以及限制措施。首先,计算了交流特高压同塔双回输电线路发生单相弧光接地故障和双回同名故障后的潜供电流和恢复电压,分析了快速接地开关对潜供电弧的限制效果。重点研究了快速接地开关接地电阻对潜供电弧限制效果的影响。同时考虑该线路相间和回间距离小,存在较大的感应电压、电流的问题,计算了该线路在不同换位方式和不同负荷下的感应电压、电流,并分析了运行线路断路器操作产生的暂态过电压对停运线路影响情况。计算结果为线路检修、运行及设备选型提供依据。其次,针对超、特高压同塔多回输电线路并联电抗器和小电抗参数配置困难问题,提出一种优化电抗器参数的解析方法,并以某220kV/500kV同塔四回输电线路为例,建立了电磁暂态计算模型,得到将系统潜供电流和恢复电压限制到最小值时的并联电抗器和小电抗参数值。计算结果显示,使用各相并联电抗器参数设置不同的方式进行补偿能有效限制线路潜供电流和恢复电压数值,保证单相自动重合闸成功率。最后,在分析特高压输电线路潜供电弧谐波特性的基础上,提出一种以故障点处的电压、电流的总谐波畸变率为故障诊断人工神经网络模型的输入量的区分瞬时性故障和永久性故障的方法。理论分析和仿真试验表明,该方法具有较高灵敏性,可有效判别不同故障情况下的瞬时性故障和永久性故障,基本不受故障点位置、电源相角及过渡电阻的影响,消除了系统重合于永久性故障的危险,达到重合闸的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 我国特高压网架特点及发展规划
• 1.2 潜供电弧问题的研究现状
• 1.3 课题的提出及来源
• 1.4 论文的主要内容
• 第二章 输电线路和潜供电弧数学模型
• 2.1 输电线路暂态计算模型
• 2.1.1 频率相关模型
• 2.1.2 多相线路电磁暂态数学模型
• 2.2 潜供电弧及限制措施
• 2.2.1 潜供电弧的形成机理
• 2.2.2 高压并联电抗器接中性点小电抗
• 2.2.3 快速接地开关
• 2.3 同塔双回线路潜供电弧参数推导
• 2.3.1 同塔双回线路模型
• 2.3.2 采用HSGS线路潜供电弧参数的理论推导
• 2.4 本章小结
• 第三章 特高压双回线路潜供电弧及感应电压、电流的计算分析
• 3.1 1100kV特高压同塔双回线路潜供电弧的仿真计算
• 3.1.1 系统概况及仿真计算条件
• 3.1.2 不同线路回数下潜供电弧计算结果
• 3.1.3 输送潮流对潜供电流的影响
• 3.1.4 装设HSGS时潜供电流和恢复电压计算结果
• 3.1.5 接地电阻对潜供电流的影响
• 3.1.6 双回故障对潜供电弧的影响
• 3.2 特高压双回线感应电压、电流计算
• 3.2.1 感应电压、电流的计算模型
• 3.2.2 感应电压、电流的计算结果
• 3.2.3 感应电压、电流的影响因素分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 耦合线路潜供电弧计算及并联高抗优化配置方法
• 4.1 潜供电弧限制措施及高抗配置
• 4.1.1 电容矩阵计算公式
• 4.1.2 高抗参数优化计算公式
• 4.2 潜供电流和恢复电压的仿真计算
• 4.2.1 系统概况及仿真分析模型
• 4.2.2 换位对潜供电流和恢复电压的影响
• 4.2.3 高抗参数的计算
• 4.2.4 潜供电流和恢复电压的计算结果
• 4.2.5 小电抗对潜供电流和恢复电压的影响
• 4.3 潜供电流特性分析
• 4.4 线路感应电压、电流
• 4.4.1 稳态感应电压、电流计算结果
• 4.4.2 断路器操作对感应电压电流的暂态影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 永久故障和瞬时故障时潜供电弧谐波特性分析
• 5.1 故障诊断模型结构
• 5.1.1 总谐波畸变率
• 5.1.2 故障诊断的神经网络模型
• 5.2 特高压系统及仿真模型建立
• 5.2.1 仿真系统
• 5.2.2 电弧模型
• 5.3 仿真结果分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢