特高壓輸電線路繼電保護(hù)問題研究.pdf

1、為了滿足未來持續(xù)增長(zhǎng)的電力需求，提高我國(guó)能源開發(fā)和利用效率，國(guó)家電網(wǎng)公司提出了加快建設(shè)由百萬(wàn)伏級(jí)交流和正負(fù)800千伏級(jí)直流系統(tǒng)構(gòu)成的特高壓電網(wǎng)的發(fā)展目標(biāo)。2009年初，我國(guó)第一條1000kV晉東南－南陽(yáng)－荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程建成投運(yùn)，標(biāo)志著我國(guó)在遠(yuǎn)距離、大容量、低損耗的特高壓核心技術(shù)和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化上取得了重大突破，對(duì)保障國(guó)家能源安全和電力可靠供應(yīng)具有非常重要的意義。
　　 特高壓長(zhǎng)距離輸電線路具有輸送功率大、波阻抗小、分布電

2、容大等特點(diǎn)，線路上的分布電容電流會(huì)達(dá)到很高的水平，這將導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置在某些情況下拒動(dòng)、靈敏度下降等問題。解決這個(gè)問題可以采取兩種措施：其一是采用電容電流補(bǔ)償?shù)姆椒▉硐绊?；另外就是采用受電容電流影響小或甚至不受電容電流影響的保護(hù)新原理、新判據(jù)和新算法。論文以解決電容電流對(duì)保護(hù)裝置的影響作為核心內(nèi)容展開深入研究，在對(duì)特高壓試驗(yàn)示范工程進(jìn)行暫態(tài)特性仿真分析的基礎(chǔ)上，提出了基于Marti模型的特高壓輸電線路電流差動(dòng)保護(hù)的新思路，有效地克服

3、了分布電容電流的影響，提高了保護(hù)裝置的可靠性和靈敏度。對(duì)于裝設(shè)有并聯(lián)電抗器的線路，提出了一種時(shí)域計(jì)算電抗器電流的方法，利用隱式梯形積分法與后退歐拉法相結(jié)合的處理方式，來獲得穩(wěn)定又精確的數(shù)值解。同時(shí)將基于Marti模型的電流差動(dòng)保護(hù)原理應(yīng)用于我國(guó)皖電東送特高壓雙回輸電線路這一典型工程，最后提出了基于線路分布參數(shù)的同桿雙回特高壓輸電線路電容電流補(bǔ)償方法，獲得了一些重要的研究成果。論文所做的工作主要包括以下幾個(gè)方面：
　　 (1)根據(jù)

4、我國(guó)特高壓試驗(yàn)示范工程的原始條件精確地計(jì)算線路參數(shù)，對(duì)短路故障及斷路器操作過程中出現(xiàn)的各種暫態(tài)分量的特性進(jìn)行仿真分析，為后續(xù)工作奠定了基礎(chǔ)。
　　 (2)提出了基于Marti模型的特高壓輸電線路電流差動(dòng)保護(hù)原理，該原理既不受電容電流影響，又考慮了線路參數(shù)的頻變特性，使計(jì)算結(jié)果更加精確，并且配合簡(jiǎn)單實(shí)用的保護(hù)判據(jù)，給出了動(dòng)作電流的表達(dá)式。仿真計(jì)算表明該保護(hù)原理動(dòng)作準(zhǔn)確、可靠，同時(shí)具有較高的靈敏度及允許過渡電阻的能力。
　　

5、 (3)提出了基于Marti模型的電流差動(dòng)保護(hù)原理應(yīng)用于裝有并聯(lián)電抗器的特高壓線路時(shí)的處理方法，該方法在時(shí)域中求取并聯(lián)電抗器的電流，在一般時(shí)刻采用隱式梯形積分法計(jì)算，而在網(wǎng)絡(luò)突變時(shí)刻采用后退歐拉法進(jìn)行處理，這樣既保證了暫態(tài)過程的精確度又能夠消除數(shù)值振蕩。
　　 (4)以我國(guó)淮南－皖南(皖電東送)特高壓同桿雙回輸電工程為背景，建立了雙回線路的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算了線路參數(shù)，對(duì)發(fā)生短路故障，特別是跨線故障時(shí)的暫態(tài)特性進(jìn)行仿真，分析其對(duì)繼電

6、保護(hù)造成的影響。
　　 (5)為了將基于Marti模型的電流差動(dòng)保護(hù)原理應(yīng)用于特高壓雙回線路，擴(kuò)展了相模變換矩陣，將整個(gè)雙回線作為一個(gè)統(tǒng)一的保護(hù)對(duì)象，給出了保護(hù)的工作過程，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該保護(hù)原理應(yīng)用于雙回線的正確性。
　　 (6)特高壓雙回線發(fā)生故障時(shí)，與故障相同名異線的非故障相動(dòng)作電流畸變嚴(yán)重，使用傳統(tǒng)的半波傅氏算法無法獲得滿意的效果。針對(duì)這一問題，本文采用一種改進(jìn)的半波傅氏算法進(jìn)行濾波，既滿足保護(hù)快速性的要求，又能

7、夠得到較高的精度。
　　 (7)提出了同桿雙回特高壓輸電線路電容電流補(bǔ)償方法，該方法建立在具有分布參數(shù)特性的輸電線路模型的基礎(chǔ)上，對(duì)于電流的瞬時(shí)采樣值按模量進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算，能夠有效地補(bǔ)償暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)電流，且計(jì)算工作量小，不要求較高的采樣頻率，實(shí)用化程度高。
　　 上述研究工作及成果表明，本文提出的基于Marti模型的電流差動(dòng)保護(hù)新原理并使之應(yīng)用于特高壓?jiǎn)位睾碗p回輸電線路中，能夠較好地解決傳統(tǒng)保護(hù)應(yīng)用于特高壓線路時(shí)帶來的問題，