特高壓同步電網(wǎng)繼電保護(hù)關(guān)鍵問(wèn)題研究.pdf

1、我國(guó)電力能源和負(fù)荷中心逆向分布特點(diǎn)突出，無(wú)論是電力能源大容量長(zhǎng)距離的輸送，還是負(fù)荷中心區(qū)域電力資源更大規(guī)模的優(yōu)化配置，都需要特高壓同步電網(wǎng)的強(qiáng)大支撐。因此，特高壓同步電網(wǎng)在繼電保護(hù)領(lǐng)域出現(xiàn)的新問(wèn)題值得深入研究，以充分發(fā)揮其第一道防線的作用，確保電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。本文從“特高壓同步大電網(wǎng)”和“兩條1000kV特高壓輸電線路”兩個(gè)角度對(duì)其繼電保護(hù)配置中出現(xiàn)的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了分析，主要分為如下五個(gè)方面。
　　首先，同步大電網(wǎng)中振蕩

2、現(xiàn)象出現(xiàn)頻繁且影響嚴(yán)重，如果處理不當(dāng)往往成為大停電事故的主要誘因之一。我國(guó)距離保護(hù)振蕩閉鎖原理多年來(lái)在對(duì)電力系統(tǒng)振蕩的處理中發(fā)揮了重要的作用，根據(jù)電網(wǎng)多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，振蕩閉鎖短時(shí)開(kāi)放時(shí)間通常取為150-300ms，但是考慮到系統(tǒng)條件和運(yùn)行方式極為多變，短時(shí)開(kāi)放時(shí)間的整定始終沒(méi)有較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撟C明，這也是我國(guó)振蕩閉鎖原理的一個(gè)空白。故本文綜合考慮各影響因素選取了比較合理的系統(tǒng)模型，建立起使距離保護(hù)測(cè)量阻抗擺入其二段保護(hù)范圍的等效擺

3、入功角和系統(tǒng)振蕩最初一個(gè)周期內(nèi)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)特性之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，對(duì)短時(shí)開(kāi)放時(shí)間進(jìn)行了比較具有創(chuàng)新性的理論證明，權(quán)作拋磚引玉，以期能夠作為我國(guó)振蕩閉鎖理論的重要補(bǔ)充。
　　另一方面，系統(tǒng)振蕩過(guò)程中的正確選相也是繼電保護(hù)領(lǐng)域的一個(gè)難題，本文以目前廣泛使用的零負(fù)序電流比相輔以阻抗測(cè)量元件確認(rèn)的選相原理為基礎(chǔ)，深入分析了阻抗測(cè)量元件在系統(tǒng)振蕩過(guò)程中的行為特性，提出了一種適用于系統(tǒng)振蕩過(guò)程的選相新原理，即在輔助阻抗測(cè)量元件判定程序中增加200ms

4、固定延時(shí)，以等待非故障相或兩非故障相的相間測(cè)量阻抗擺出距離保護(hù)三段動(dòng)作區(qū)域，固定延時(shí)的選擇從工程角度考慮了系統(tǒng)振蕩周期、主保護(hù)和后備保護(hù)配合原則等因素。新選相策略與現(xiàn)行保護(hù)接口方便可靠，目前已配置于部分較高電壓等級(jí)輸電線路的保護(hù)配置之中做進(jìn)一步的完善和改進(jìn)，具有比較突出的工程價(jià)值。
　　第三，晉東南—南陽(yáng)—荊門特高壓示范工程對(duì)我國(guó)特高壓同步電網(wǎng)的建設(shè)有十分重要的意義，本文就此線路中的各種保護(hù)配置做了詳細(xì)的RTDS仿真實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)晉東

5、南—南陽(yáng)段送電線路晉東南側(cè)出口附近發(fā)生單相接地故障后，南陽(yáng)側(cè)保護(hù)安裝處測(cè)量的零序電流會(huì)發(fā)生非常嚴(yán)重的畸變，對(duì)主保護(hù)所采用的零序電流縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和零序方向縱聯(lián)保護(hù)，以及后備保護(hù)所采用的兩段式零序方向過(guò)電流保護(hù)和反時(shí)限零序過(guò)電流保護(hù)造成嚴(yán)重威脅。利用拉普拉斯變換和節(jié)點(diǎn)電壓法對(duì)零序等值網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)畸變主要由晉東南側(cè)串聯(lián)補(bǔ)償電容的放電振蕩過(guò)程引起，進(jìn)而提出了利用突變量啟動(dòng)信號(hào)強(qiáng)制觸發(fā)串補(bǔ)電容火花問(wèn)隙的工程化實(shí)用改進(jìn)方案，并對(duì)信號(hào)傳輸延遲

6、和串補(bǔ)站阻尼裝置的選擇等重要影響因素進(jìn)行了靈敏度分析。RTDS實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提改進(jìn)方案的準(zhǔn)確性和可行性，具有比較突出的工程價(jià)值。
　　第四，淮南—皖南—浙北—滬西特高壓工程是我國(guó)第二條1000kV特高壓輸電線路，全程采用平行雙回線布置方式，帶來(lái)的新問(wèn)題就是特高壓送電線路中比較嚴(yán)重的線間和相間互容，在某些故障情況下會(huì)使?jié)摴╇娏骱突謴?fù)電壓不能滿足熄弧和絕緣恢復(fù)的要求，影響自動(dòng)重合閘裝置的成功率。目前廣泛采用中性點(diǎn)經(jīng)小電抗器接地的并聯(lián)電抗

7、器雙回補(bǔ)償模式抑制其影響，但當(dāng)平行雙回線路處于檢修狀態(tài)時(shí)，為了正常運(yùn)行線路發(fā)生故障后重合閘的順利進(jìn)行和檢修線路人員設(shè)備的安全，需要保證兩條平行線路之間電氣聯(lián)系的可靠隔離，從而對(duì)補(bǔ)償精度產(chǎn)生較大影響。特別是在發(fā)生最嚴(yán)重的同名相跨線故障后，潛供電流不符合熄弧要求。針對(duì)這一問(wèn)題，本文分別從補(bǔ)償?shù)木_性，操作的可靠性和裝置的經(jīng)濟(jì)性角度提出了雙回補(bǔ)償模式的三種優(yōu)化措施，適用于平行雙回線路正常運(yùn)行狀態(tài)和檢修狀態(tài)。RTDS仿真驗(yàn)證了三種優(yōu)化措施對(duì)各種

8、故障后的潛供電流和恢復(fù)電壓均有良好的抑制效果。
　　最后，特高壓同步電網(wǎng)緊鄰負(fù)荷中心，輸電走廊的日益匱乏和系統(tǒng)運(yùn)行方式的靈活多變使同桿并架多回輸電線路，尤其是部分同桿多回線的布置方式所占比重逐步增大。故本文提出了一種適合于同桿多回線各種布置方式下的故障測(cè)距新原理，其最為突出優(yōu)勢(shì)是不要求兩端采樣數(shù)據(jù)的同步性，并在算法中引入了同步補(bǔ)償算子，從算法原理上消除了同步采樣這一常用假設(shè)帶來(lái)的誤差。同步補(bǔ)償算子計(jì)算方式簡(jiǎn)單，無(wú)需利用迭代等復(fù)雜算

9、法。同時(shí)，此原理基于輸電線路分布參數(shù)方程，僅需要所研究線路兩端保護(hù)安裝處測(cè)量的正負(fù)序電氣量，除縱聯(lián)保護(hù)信道外不需要額外的通信設(shè)備，從算法原理上徹底規(guī)避了不均勻零序耦合和特高壓線路較大分布電容造成的影響。本章所提出的故障定位算法原理明確，結(jié)果可靠，對(duì)于同桿多回線各種布置方式下發(fā)生的單線故障或跨線故障均可以進(jìn)行準(zhǔn)確定位，且已配置于我國(guó)1000kV交流特高壓輸電線路繼電保護(hù)裝置之中，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況表明了上述理論分析的準(zhǔn)確性。
　　綜上所述