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

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

2、信技術(shù)是智能電網(wǎng)的基礎，我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的北斗衛(wèi)星導航通信系統(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)等領域具有良好的應用前景。
　　智能電網(wǎng)環(huán)境下新設備和新技術(shù)的應用對電網(wǎng)運行提出了新的挑戰(zhàn)。電力系統(tǒng)繼電保護是電力系統(tǒng)安全運行的重要保障。超導限流器、超導電纜作為智能電網(wǎng)應用的新設備，在給電網(wǎng)運行帶來優(yōu)點的同時，也對電力系統(tǒng)常規(guī)繼電保護產(chǎn)生了重要影響，比如由于超導電纜的特殊電氣特性導致保護誤動和拒動。分布式能源接入配

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

4、術(shù)的應用為背景，以電力系統(tǒng)保護為關(guān)鍵點，開展了以下研究工作:
　　1、針對超導限流器、超導電纜新設備，研究了新設備投入電網(wǎng)運行時對電流保護的影響，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電纜和超導限流器在分別投入到線路對三段式電流保護和零序電流保護的影響;然后在超導電纜和超導限流器聯(lián)合投入后分析了對三段式電流保護的影響，得到一般情況下限時速斷保護需要重新整定、定時限過電流保護影響很小的結(jié)論，并研究了三段式電流整定方

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

6、小引起保護拒動，并研究了三段式距離整定方法。然后對于工頻變化量距離保護發(fā)現(xiàn)設備聯(lián)合投入后，當線路發(fā)生正向故障時會導致保護范圍變小引起保護拒動，當發(fā)生反向故障時，由于超導電纜的容性電抗相對于感性阻抗要大得多導致電流反向，引起保護誤動。并從超導電纜長度選取和整定值配置兩個角度提出了解決方案。
　　3、針對分布式新能源，研究了分布式電源接入配網(wǎng)后對電流保護的影響，結(jié)合超導限流器的應用，研究了應用超導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。首先論文針對反時限電流保護，將超導限流器裝置應用于配電網(wǎng)絡，在分析分布式電源接入對反時限保護的影響機制的基礎上，所提出的超導限流器的最小參數(shù)配置解決了配電網(wǎng)反時限保護的協(xié)調(diào)問題。然后針對三段式電流保護，提出選取超導限流器常導狀態(tài)（故障）下阻抗及修改保護定值的方法，在考慮系統(tǒng)和分布式電源運行方式變化的前提下，很好地保證了保護的選擇性。針對分布式電源接入的準入容

8、量分析和研究，發(fā)現(xiàn)應用超導限流器可以有效提高DG的準入容量，并且分布式電源的接入位置不同會對接入超導限流器之后的準入容量產(chǎn)生較大的影響。
　　4、針對光纖傳感新技術(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)測方法。論文首先根據(jù)光的電磁波動理論，從理論上分析了光纖彎曲傳感器的工作原理。然后根據(jù)光的波動理論根據(jù)實驗來證實了光時域反射(OTDR)傳感系統(tǒng)的可行性。分析了通過分析光接收機接受到的光功率信號的大小與時間來判斷變壓器

9、繞組的變形及變形發(fā)生的位置的精度。通過實驗系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)論文所提方法可以實時監(jiān)測到變壓器繞組輕微機械變形量與變形發(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，提高了變壓器保護的可靠性。
　　5、針對北斗衛(wèi)星導航通信技術(shù)，分析了北斗通信系統(tǒng)應用于電力系統(tǒng)常規(guī)信道破壞時作為通信系統(tǒng)第三道防線的可行性，并解決了故障過程中北斗信息通道有限導致的電力系統(tǒng)保護信息選擇和排隊等問題，提高了電力系統(tǒng)保護信息傳輸通道的安全性。論文首先對北斗導

10、航通信系統(tǒng)進行詳細的介紹，并對北斗通信與光纖通信等其他通信信道進行比較，分析了北斗通信系統(tǒng)應用于電力系統(tǒng)常規(guī)信道破壞時作為通信系統(tǒng)第三道防線的可行性。然后分析應用過程中需要克服的單次通信數(shù)據(jù)量小、通信時間間隔大、沒有可靠的數(shù)據(jù)傳輸機制等問題，并提出了可行的解決方案。隨后針對故障過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)生的排隊延時問題，構(gòu)建了優(yōu)先級隊列的算法解決了并行數(shù)據(jù)接收的問題。最后針對故障信息同時大量輸送問題，定義了保護重要