特高壓同步電網(wǎng)繼電保護關(guān)鍵問題研究.pdf

1、我國電力能源和負荷中心逆向分布特點突出，無論是電力能源大容量長距離的輸送，還是負荷中心區(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)的強大支撐。因此，特高壓同步電網(wǎng)在繼電保護領(lǐng)域出現(xiàn)的新問題值得深入研究，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”兩個角度對其繼電保護配置中出現(xiàn)的關(guān)鍵問題進行了分析，主要分為如下五個方面。
　　首先，同步大電網(wǎng)中振蕩

2、現(xiàn)象出現(xiàn)頻繁且影響嚴重，如果處理不當往往成為大停電事故的主要誘因之一。我國距離保護振蕩閉鎖原理多年來在對電力系統(tǒng)振蕩的處理中發(fā)揮了重要的作用，根據(jù)電網(wǎng)多年運行經(jīng)驗和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，振蕩閉鎖短時開放時間通常取為150-300ms，但是考慮到系統(tǒng)條件和運行方式極為多變，短時開放時間的整定始終沒有較為嚴謹?shù)睦碚撟C明，這也是我國振蕩閉鎖原理的一個空白。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，建立起使距離保護測量阻抗擺入其二段保護范圍的等效擺

3、入功角和系統(tǒng)振蕩最初一個周期內(nèi)轉(zhuǎn)子運動特性之間的數(shù)學關(guān)系，對短時開放時間進行了比較具有創(chuàng)新性的理論證明，權(quán)作拋磚引玉，以期能夠作為我國振蕩閉鎖理論的重要補充。
　　另一方面，系統(tǒng)振蕩過程中的正確選相也是繼電保護領(lǐng)域的一個難題，本文以目前廣泛使用的零負序電流比相輔以阻抗測量元件確認的選相原理為基礎(chǔ)，深入分析了阻抗測量元件在系統(tǒng)振蕩過程中的行為特性，提出了一種適用于系統(tǒng)振蕩過程的選相新原理，即在輔助阻抗測量元件判定程序中增加200ms

4、固定延時，以等待非故障相或兩非故障相的相間測量阻抗擺出距離保護三段動作區(qū)域，固定延時的選擇從工程角度考慮了系統(tǒng)振蕩周期、主保護和后備保護配合原則等因素。新選相策略與現(xiàn)行保護接口方便可靠，目前已配置于部分較高電壓等級輸電線路的保護配置之中做進一步的完善和改進，具有比較突出的工程價值。
　　第三，晉東南—南陽—荊門特高壓示范工程對我國特高壓同步電網(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配置做了詳細的RTDS仿真實驗，發(fā)現(xiàn)晉東

5、南—南陽段送電線路晉東南側(cè)出口附近發(fā)生單相接地故障后，南陽側(cè)保護安裝處測量的零序電流會發(fā)生非常嚴重的畸變，對主保護所采用的零序電流縱聯(lián)差動保護和零序方向縱聯(lián)保護，以及后備保護所采用的兩段式零序方向過電流保護和反時限零序過電流保護造成嚴重威脅。利用拉普拉斯變換和節(jié)點電壓法對零序等值網(wǎng)絡(luò)進行了分析，發(fā)現(xiàn)畸變主要由晉東南側(cè)串聯(lián)補償電容的放電振蕩過程引起，進而提出了利用突變量啟動信號強制觸發(fā)串補電容火花問隙的工程化實用改進方案，并對信號傳輸延遲

6、和串補站阻尼裝置的選擇等重要影響因素進行了靈敏度分析。RTDS實驗驗證了所提改進方案的準確性和可行性，具有比較突出的工程價值。
　　第四，淮南—皖南—浙北—滬西特高壓工程是我國第二條1000kV特高壓輸電線路，全程采用平行雙回線布置方式，帶來的新問題就是特高壓送電線路中比較嚴重的線間和相間互容，在某些故障情況下會使?jié)摴╇娏骱突謴碗妷翰荒軡M足熄弧和絕緣恢復的要求，影響自動重合閘裝置的成功率。目前廣泛采用中性點經(jīng)小電抗器接地的并聯(lián)電抗

7、器雙回補償模式抑制其影響，但當平行雙回線路處于檢修狀態(tài)時，為了正常運行線路發(fā)生故障后重合閘的順利進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，從而對補償精度產(chǎn)生較大影響。特別是在發(fā)生最嚴重的同名相跨線故障后，潛供電流不符合熄弧要求。針對這一問題，本文分別從補償?shù)木_性，操作的可靠性和裝置的經(jīng)濟性角度提出了雙回補償模式的三種優(yōu)化措施，適用于平行雙回線路正常運行狀態(tài)和檢修狀態(tài)。RTDS仿真驗證了三種優(yōu)化措施對各種

8、故障后的潛供電流和恢復電壓均有良好的抑制效果。
　　最后，特高壓同步電網(wǎng)緊鄰負荷中心，輸電走廊的日益匱乏和系統(tǒng)運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距新原理，其最為突出優(yōu)勢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)帶來的誤差。同步補償算子計算方式簡單，無需利用迭代等復雜算

9、法。同時，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安裝處測量的正負序電氣量，除縱聯(lián)保護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行準確定位，且已配置于我國1000kV交流特高壓輸電線路繼電保護裝置之中，現(xiàn)場運行情況表明了上述理論分析的準確性。
　　綜上所述