智能電網(wǎng)環(huán)境下電力系統(tǒng)保護(hù)新技術(shù)的研究與探討.pdf

1、隨著我國(guó)智能電網(wǎng)的飛速發(fā)展，新設(shè)備和新技術(shù)的應(yīng)用日新月異。超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)電纜作為新設(shè)備的標(biāo)桿在國(guó)家電網(wǎng)已有了示范應(yīng)用，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)能有效提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，在故障時(shí)能降低短路容量提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。分布式電源作為可再生能源重要的應(yīng)用途徑目前處于全面建設(shè)階段，促進(jìn)了低碳電力系統(tǒng)的發(fā)展。高級(jí)量測(cè)技術(shù)是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)，其中光纖傳感技術(shù)具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、損耗低、傳輸頻帶范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)信息測(cè)量領(lǐng)域取得了比較好的應(yīng)用效果。通

2、信技術(shù)是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航通信系統(tǒng)，可以在農(nóng)村電力系統(tǒng)信息監(jiān)控、電力線路巡監(jiān)系統(tǒng)等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
　　智能電網(wǎng)環(huán)境下新設(shè)備和新技術(shù)的應(yīng)用對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行提出了新的挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障。超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)電纜作為智能電網(wǎng)應(yīng)用的新設(shè)備，在給電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也對(duì)電力系統(tǒng)常規(guī)繼電保護(hù)產(chǎn)生了重要影響，比如由于超導(dǎo)電纜的特殊電氣特性導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)和拒動(dòng)。分布式能源接入配

3、電網(wǎng)是綠色能源的主要應(yīng)用形式，使得配電網(wǎng)成為多源配電網(wǎng)，原有的配電網(wǎng)電流保護(hù)和距離保護(hù)已經(jīng)不能適應(yīng)多源配電網(wǎng)安全運(yùn)行要求，需要尋求新的解決手段。光纖傳感新技術(shù)需要適應(yīng)和滿足電力系統(tǒng)設(shè)備保護(hù)所需信息的特殊性，比如抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高、實(shí)時(shí)性要求高等特點(diǎn)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航新技術(shù)信息傳送能力不夠強(qiáng)，而電力系統(tǒng)保護(hù)和監(jiān)測(cè)需要大量信息，如何將兩者特性進(jìn)行有效融合，是北斗在電力系統(tǒng)應(yīng)用需要解決的重要問(wèn)題。
　　論文以智能電網(wǎng)環(huán)境下新設(shè)備和新技

4、術(shù)的應(yīng)用為背景，以電力系統(tǒng)保護(hù)為關(guān)鍵點(diǎn)，開展了以下研究工作:
　　1、針對(duì)超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)電纜新設(shè)備，研究了新設(shè)備投入電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)對(duì)電流保護(hù)的影響，并提出了可行的整定配置方法。論文首先從理論角度討論了超導(dǎo)電纜和超導(dǎo)限流器在分別投入到線路對(duì)三段式電流保護(hù)和零序電流保護(hù)的影響;然后在超導(dǎo)電纜和超導(dǎo)限流器聯(lián)合投入后分析了對(duì)三段式電流保護(hù)的影響，得到一般情況下限時(shí)速斷保護(hù)需要重新整定、定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)影響很小的結(jié)論，并研究了三段式電流整定方

5、法。隨后又分析了對(duì)于零序電流保護(hù)的影響，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合投入后改變了線路零序網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得零序電流保護(hù)的Ⅰ段、Ⅱ段保護(hù)的保護(hù)范圍減少，需要對(duì)其動(dòng)作整定值重新整定，并研究了零序電流保護(hù)整定方法。
　　2、針對(duì)超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)電纜聯(lián)合投入，研究了其對(duì)距離保護(hù)的影響，并提出了可行的整定配置方法。論文首先對(duì)于三段式距離保護(hù)發(fā)現(xiàn)由于超導(dǎo)電纜的單位電容較大，超導(dǎo)限流器其電阻較大，其阻抗特性與常規(guī)線路的阻抗特性不同，會(huì)導(dǎo)致距離Ⅰ段、Ⅱ段保護(hù)的保護(hù)范圍縮

6、小引起保護(hù)拒動(dòng)，并研究了三段式距離整定方法。然后對(duì)于工頻變化量距離保護(hù)發(fā)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)合投入后，當(dāng)線路發(fā)生正向故障時(shí)會(huì)導(dǎo)致保護(hù)范圍變小引起保護(hù)拒動(dòng)，當(dāng)發(fā)生反向故障時(shí)，由于超導(dǎo)電纜的容性電抗相對(duì)于感性阻抗要大得多導(dǎo)致電流反向，引起保護(hù)誤動(dòng)。并從超導(dǎo)電纜長(zhǎng)度選取和整定值配置兩個(gè)角度提出了解決方案。
　　3、針對(duì)分布式新能源，研究了分布式電源接入配網(wǎng)后對(duì)電流保護(hù)的影響，結(jié)合超導(dǎo)限流器的應(yīng)用，研究了應(yīng)用超導(dǎo)限流器有效減輕分布式電源接入的不利影響

7、，提出了超導(dǎo)限流器和電流整定協(xié)調(diào)解決方案，并確定了分布式能源的最大允許接入容量。首先論文針對(duì)反時(shí)限電流保護(hù)，將超導(dǎo)限流器裝置應(yīng)用于配電網(wǎng)絡(luò)，在分析分布式電源接入對(duì)反時(shí)限保護(hù)的影響機(jī)制的基礎(chǔ)上，所提出的超導(dǎo)限流器的最小參數(shù)配置解決了配電網(wǎng)反時(shí)限保護(hù)的協(xié)調(diào)問(wèn)題。然后針對(duì)三段式電流保護(hù)，提出選取超導(dǎo)限流器常導(dǎo)狀態(tài)（故障）下阻抗及修改保護(hù)定值的方法，在考慮系統(tǒng)和分布式電源運(yùn)行方式變化的前提下，很好地保證了保護(hù)的選擇性。針對(duì)分布式電源接入的準(zhǔn)入容

8、量分析和研究，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用超導(dǎo)限流器可以有效提高DG的準(zhǔn)入容量，并且分布式電源的接入位置不同會(huì)對(duì)接入超導(dǎo)限流器之后的準(zhǔn)入容量產(chǎn)生較大的影響。
　　4、針對(duì)光纖傳感新技術(shù)，提出了一種基于分布式光纖傳感技術(shù)的變壓器繞組變形監(jiān)測(cè)方法。論文首先根據(jù)光的電磁波動(dòng)理論，從理論上分析了光纖彎曲傳感器的工作原理。然后根據(jù)光的波動(dòng)理論根據(jù)實(shí)驗(yàn)來(lái)證實(shí)了光時(shí)域反射(OTDR)傳感系統(tǒng)的可行性。分析了通過(guò)分析光接收機(jī)接受到的光功率信號(hào)的大小與時(shí)間來(lái)判斷變壓器

9、繞組的變形及變形發(fā)生的位置的精度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)論文所提方法可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到變壓器繞組輕微機(jī)械變形量與變形發(fā)生的位置，具有的靈敏度高、抗電磁干擾、絕緣性好等優(yōu)點(diǎn)，提高了變壓器保護(hù)的可靠性。
　　5、針對(duì)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航通信技術(shù)，分析了北斗通信系統(tǒng)應(yīng)用于電力系統(tǒng)常規(guī)信道破壞時(shí)作為通信系統(tǒng)第三道防線的可行性，并解決了故障過(guò)程中北斗信息通道有限導(dǎo)致的電力系統(tǒng)保護(hù)信息選擇和排隊(duì)等問(wèn)題，提高了電力系統(tǒng)保護(hù)信息傳輸通道的安全性。論文首先對(duì)北斗導(dǎo)

10、航通信系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的介紹，并對(duì)北斗通信與光纖通信等其他通信信道進(jìn)行比較，分析了北斗通信系統(tǒng)應(yīng)用于電力系統(tǒng)常規(guī)信道破壞時(shí)作為通信系統(tǒng)第三道防線的可行性。然后分析應(yīng)用過(guò)程中需要克服的單次通信數(shù)據(jù)量小、通信時(shí)間間隔大、沒有可靠的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制等問(wèn)題，并提出了可行的解決方案。隨后針對(duì)故障過(guò)程中北斗信息通道有限而故障信息需要集中發(fā)生而產(chǎn)生的排隊(duì)延時(shí)問(wèn)題，構(gòu)建了優(yōu)先級(jí)隊(duì)列的算法解決了并行數(shù)據(jù)接收的問(wèn)題。最后針對(duì)故障信息同時(shí)大量輸送問(wèn)題，定義了保護(hù)重要