特高壓直流輸電線路暫態(tài)保護(hù)和故障測(cè)距問題研究.pdf

1、隨著我國東部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)電力需求量的不斷增長(zhǎng)，建設(shè)特高壓直流（Ultra High Voltage Direct Current，UHVDC）輸電工程，實(shí)施大規(guī)模、遠(yuǎn)距離的“西電東送”戰(zhàn)略，勢(shì)在必行。UHVDC輸電線路電壓等級(jí)高、輸電距離遠(yuǎn)、往往要穿越大量的山地丘陵以及其它復(fù)雜的環(huán)境，遭受雷擊和發(fā)生故障的概率較高。為提高UHVDC輸電線路保護(hù)動(dòng)作的可靠性，需要在故障發(fā)生后能夠快速查找出故障位置，以保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。論文以UHV

2、DC輸電線路故障機(jī)理、暫態(tài)量保護(hù)新原理、雷擊干擾識(shí)別、故障測(cè)距等問題為脈絡(luò)，展開深入研究，旨在為提高UHVDC輸電線路保護(hù)和故障測(cè)距的性能提供技術(shù)支持。
　　為尋找現(xiàn)有UHVDC輸電線路保護(hù)存在不能正確動(dòng)作的原因，本文研究了UHVDC輸電線路故障發(fā)展的行波過程、控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)的暫態(tài)過程、故障恢復(fù)過程三個(gè)階段的故障機(jī)理。研究表明：線路末端高阻接地故障是行波保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)的主要原因。過渡電阻的增加，使得故障電氣量、電壓變化量和變化率

3、均下降，控制系統(tǒng)的響應(yīng)特性變緩；而故障距離的增加會(huì)延遲電氣量和控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，導(dǎo)致行波保護(hù)拒動(dòng)。為躲開交流系統(tǒng)故障，差動(dòng)保護(hù)的延時(shí)和控制系統(tǒng)的作用，換流站的閥組保護(hù)可能會(huì)先于差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作，閉鎖故障極使線路停運(yùn)，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)失去后備保護(hù)的作用。
　　為重點(diǎn)解決UHVDC輸電線路保護(hù)不能正確動(dòng)作的問題，本文提出了一種基于單端電氣量的暫態(tài)保護(hù)方法，正確地建立了區(qū)內(nèi)區(qū)外故障判別、保護(hù)啟動(dòng)和故障極性選擇三類判據(jù)。方法主要利用了直流線路兩

4、端的平波電抗器和直流濾波器構(gòu)成的物理邊界對(duì)直流線路行波高頻信號(hào)具有阻滯的特性。對(duì)區(qū)外故障，暫態(tài)電壓高頻分量經(jīng)邊界元件后大量衰減，于保護(hù)安裝處測(cè)量到的暫態(tài)電壓高頻能量??；對(duì)區(qū)內(nèi)故障，保護(hù)安裝處的暫態(tài)電壓高頻能量較高。據(jù)此構(gòu)造了區(qū)內(nèi)、外故障判據(jù)。利用故障時(shí)小波變換模極大值隨尺度增加而增大的規(guī)律構(gòu)造了啟動(dòng)判據(jù)；利用正、負(fù)極故障時(shí)兩極線極波面積比值差異構(gòu)造了故障選極判據(jù)。仿真結(jié)果表明：所提保護(hù)新方法具有良好的耐受過渡電阻的能力。
　　為推

5、進(jìn)暫態(tài)量UHVDC輸電線路保護(hù)的實(shí)用化，本文提出了一種UHVDC輸電線路雷擊暫態(tài)識(shí)別方法，充分利用雷擊和故障特征的差異，正確構(gòu)造出雷擊干擾識(shí)別判據(jù)。UHVDC輸電線路受雷擊干擾時(shí)，直流線路雙極電壓時(shí)域波形與軸線電壓相關(guān)度均較大；雷擊故障或短路故障時(shí)，故障極直流電壓驟降，與軸線電壓相關(guān)度較小。雷擊故障比短路故障含有更多的雷電波高頻分量，而中低頻分量與短路故障相近，利用5ms時(shí)窗的高頻能量與中低頻能量比值特征可有效識(shí)別雷擊故障和短路故障。仿

6、真結(jié)果表明：所提方法能夠正確、快速、可靠的識(shí)別雷擊干擾和故障類型。
　　為準(zhǔn)確定位 UHVDC輸電線路故障位置并及時(shí)清除故障，本文提出了一種UHVDC輸電線路故障測(cè)距的能量譜識(shí)別新方法。UHVDC輸電線路的物理邊界的高頻阻滯特性，使故障行波經(jīng)故障點(diǎn)及線路邊界多次反射，使量測(cè)端波形呈周期性，而形成直流輸電線路的行波固有頻率。固有頻率與故障距離之間存在數(shù)學(xué)關(guān)系，故障行波暫態(tài)能量在主頻率附近較集中，其暫態(tài)能量包含豐富的故障距離信息。單端