消除暂态不平衡电流的高压直流极母线差动保护的研究

论文摘要

高压直流极母线差动保护中不同测量用途的光学电流互感器(OCT)暂态特性不一致,会导致高频暂态超越,形成暂态不平衡电流,影响极母差保护的可靠性。本文用信号处理、参数估计等分析方法,研究解决了这个问题。本文通过对比分析现有的解决方案,提出了一种能有效消除暂态不平衡电流的极母线电流差动保护新原理。基本解决思路是首先分析OCT的暂态特性和直流系统暂态电流的特点,建立直流系统电流分析模型。再利用Prony算法及参数估计的方法确定电流模型结构、参数,求解模型阶数和未知参数。通过各参数的分析对比,找出OCT所不能准确传变的高频电流分量所对应参数,修正相关参数,针对不同用途的OCT建立一致的传递函数。由该传递函数和二次测量电流拟合一次侧电流,由电流差动保护一次电流平衡公式右侧恒定为零的特点,构建新的能消除暂态不平衡电流的平衡公式,提出保护方案。利用电力仿真软件PSCAD/EMTDC建立极母差保护仿真模型,结合使用MATLAB软件对基于该原理的极母差保护做相应的仿真验证。仿真分析结果表明该保护方案能将暂态不平衡电流幅值削弱为原来的85%左右,从而保证极母差保护动作的可靠性。本文的研究为极母差保护提供了全新的研究思路,对提高直流系统的安全稳定运行有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 高压直流极母线保护现状及存在的问题
• 1.2.1 极母线差动保护基本原理
• 1.2.2 极母线差动保护存在的问题
• 1.2.3 目前极母线差动保护存在问题的解决方法
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第二章 光学电流互感器传变原理及特性分析
• 2.1 传统电流互感器与光学电流互感器对比
• 2.1.1 传统电流互感器存在的问题
• 2.1.2 光学电流互感器的优势
• 2.2 光学电流互感器的基本原理与分类
• 2.2.1 光学电流互感器的基本原理
• 2.2.2 光学电流互感器的分类
• 2.3 光学电流互感器的性能理论分析
• 2.3.1 光学电流互感器基本性能分析
• 2.4 光学电流互感器的应用前景
• 第三章 消除暂态不平衡电流的极母差保护新策略
• 3.1 高压直流极母线差动保护暂态不平衡电流分析
• 3.2 能消除极母差保护暂态不平衡电流的新策略
• 3.2.1 高压直流极母线差动保护电流特性分析
• 3.2.2 能消除暂态不平衡电流的极母差保护原理分析
• 3.2.3 保护算法求解步骤
• 3.3 谐波频率分析方法
• 3.3.1 谐波频率分析方法简介
• 3.3.2 经典Prony算法简介及其步骤
• 3.3.3 Prony算法参数选择
• 3.4 参数估计方法探讨
• 3.4.1 参数估计简述
• 3.4.2 最小二乘参数估计方法简介
• 3.4.3 递推的最小二乘参数估计
• 第四章 极母差保护新算法的仿真验证
• 4.1 数字仿真工具介绍
• 4.1.1 电力系统电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC简介
• 4.1.2 MATLAB简介
• 4.2 极母差保护仿真模型的建立
• 4.2.1 高压直流输电系统仿真模型的结构选择
• 4.2.2 高压直流输电系统仿真模型的建立
• 4.3 利用Prony算法求取极母差保护电流谐波分量
• 4.4 利用参数估计的方法求取OCT传递参数
• 4.4.1 OCT模型的建立
• 4.4.2 基于递推最小二乘的OCT待求参数估计
• 4.5 能消除极母差不平衡电流的保护新原理仿真验证
• 4.5.1 极母差保护区外直流线路接地故障时的仿真分析
• 4.5.2 极母差保护区内线路接地故障时的仿真分析
• 4.6 能消除极母线差动保护暂态不平衡电流的保护方案
• 4.6.1 保护判据的确定
• 4.6.2 确定保护方案
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 硕士期间发表的论文