超（特）高压输电线路电流差动保护的研究

论文摘要

随着电力系统的发展,超高压和特高压线路逐渐出现和增多,对继电保护装置性能提出了更高的要求。针对目前超高压和特高压线路保护中存在的问题,论文在以下几个方面开展了深入的研究:论文基于电容电流稳态补偿和暂态补偿法,提出适合于TV断线或通道容量受限某侧电压无法获取的单端电压补偿方案,并将补偿方法从双端线路扩展到T接分支线路。对两种模型的仿真表明:稳态补偿法和暂态补偿法都能有效补偿稳态电容电流,但区外故障、空充合闸等暂态过程中电容电流频率成分复杂,两种方法均只能补偿部分暂态电容电流,无法完全消除电容电流对差动保护的影响。论文基于行波基本特性和行波差动保护原理,提出4种行波差流的构成方案,并深入分析了区内故障时各自的灵敏性和动作速度,以寻求适合于不同条件的最优方案;对于实际三相线路,解耦变换得到的分相动作判据能实现保护选相跳闸。线路无故障时行波差流值理论上为零,但在实用时由于受数据插值误差、同步对时误差、线路模型误差、波速不一致性、线路参数不确定性以及CVT暂态噪声等因素的影响,会产生一定的不平衡差流。论文从上述6方面着手,在理论上深刻剖析了不平衡差流来源及各自影响因素,从而得出一些重要的结论,为行波差动保护的应用奠定基础。论文在行波不平衡差流分析的基础上,研究提出一种行波差动保护实用方案及其具体的实现技术。该方案引入比例制动判据,采用滤波算法消除暂态高频分量的影响,并采取措施消除波速不一致和测量误差等的影响,可在现有光纤通道基础上实现,能有效防止区外故障、线路空充时误动,区内故障时能快速灵敏动作,有很强的选相跳闸能力。随着电力系统的发展,一些特殊结构的输电线路如带并联电抗器线路、T接线路、带串补线路、同杆双回线等应用日益广泛。当行波差动保护应用于这些特殊线路时会面临一些新的问题。为此,论文基于这些特殊线路各自的模型分别研究推导出合理准确的行波差流定义式,同时结合所提的实用方案及技术,实现了行波差动保护在这些特殊线路中的应用。特高压线路空充暂态电流大且衰减缓慢,电流差动保护按此整定的门槛值较高,为此论文研究了一种空载合闸于故障保护来作为电流差动保护的辅助保护。论文基于线路空载合闸的暂态特性及其对传统合闸于故障保护的影响,通过分析合闸于正常线路和故障线路时保护安装处测量阻抗角的不同,以及两种情况下电流谐波噪声水平的差异,提出了一种适用于超(特)高压线路空载合闸于故障保护的新方案。大量的仿真计算表明,该方案能快速准确地识别线路正常或故障状态,且灵敏度很高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 绪论
• 0.1 课题的意义与现状
• 0.2 论文的主要工作
• 第1章 线路差动保护电容电流补偿
• 1.1 电流差动保护基本原理
• 1.2 稳态补偿法
• 1.2.1 双端电压量补偿
• 1.2.2 单端电压量补偿
• 1.3 时域暂态补偿法
• 1.3.1 双端电压量补偿
• 1.3.2 单端电压量补偿
• 1.4 分支线电流差动保护
• 1.4.1 稳态补偿法
• 1.4.2 时域暂态补偿法
• 1.5 仿真计算
• 1.5.1 双端输电线路
• 1.5.2 T接线路
• 1.6 本章小结
• 第2章 行波差动保护原理
• 2.1 行波基本特性
• 2.1.1 波动方程与行波的分解
• 2.1.2 行波的反射与折射
• 2.2 行波差动保护原理原理
• 2.2.1 行波差流构成方案
• 2.2.2 差流方案比较
• 2.3 三相线路的保护判据
• 2.4 本章小结
• 第3章 行波差动保护不平衡差流分析
• 3.1 插值计算误差
• 3.2 同步对时误差
• 3.3 线路模型误差
• 3.4 波速不一致的影响
• 3.5 线路参数不确定性影响
• 3.5.1 线路参数无误差
• 3.5.2 分布电容误差分析
• 3.5.3 分布电感误差分析
• 3.5.4 仿真验证
• 3.6 CVT暂态的影响
• 3.6.1 CVT模型及暂态误差
• 3.6.2 对行波差动保护影响分析
• 3.6.3 仿真计算
• 3.7 本章小结
• 第4章 行波差动保护实用方案研究
• 4.1 保护方案逻辑
• 4.1.1 行波差流的选取
• 4.1.2 比例制动特性
• 4.1.3 消除波速不一致和测量误差影响的措施
• 4.1.4 实用滤波技术分析
• 4.1.5 采样率和通道速率的要求
• 4.2 仿真验证
• 4.3 本章小结
• 第5章 特殊线路的行波差动保护
• 5.1 带并联电抗器线路行波差动保护
• 5.1.1 理论分析
• 5.1.2 仿真计算
• 5.2 T接线路行波差动保护
• 5.2.1 理论分析
• 5.2.2 仿真计算
• 5.3 带串补线路行波差动保护
• 5.3.1 理论分析
• 5.3.2 仿真计算
• 5.4 同杆双回线路行波差动保护
• 5.4.1 理论推导
• 5.4.2 仿真计算
• 5.5 本章小结
• 第6章 特高压线路空载合闸于故障保护
• 6.1 仿真模型
• 6.1.1 输电线路参数
• 6.1.2 高压电抗器参数
• 6.1.3 变压器等值参数
• 6.1.4 等值系统参数
• 6.2 线路空载合闸暂态特性
• 6.3 合闸于故障保护原理
• 6.3.1 阻抗角特征研究
• 6.3.2 电流谐波水平评估
• 6.4 保护逻辑方案
• 6.5 仿真验证
• 6.6 本章小结
• 第7章 主要结论
• 附录
• 参考文献
• 攻读博士学位期间的主要研究成果
• 致谢