高压直流线路单端量保护原理

摘要

与交流输电相比，高压直流输电系统具有输送容量大、输送距离远、线路损耗低、适合新能源接入等众多优点。直流输电线路是系统功率传输的通道，线路保护的性能关系着线路的安全运行。高压直流线路保护可分为双端量保护和单端量保护。由于高压直流线路通常都是远距离输电，线路沿线环境复杂，双端量线路保护中的通信通道会大大降低保护的动作可靠性。而高压直流线路单端量保护不需要整流侧和逆变侧的测量信息交换。因此，相比于双端量保护而言，单端量保护具有更高的可靠性和经济效益，研究并改善基于单端量的直流线路保护对高压直流输电系统意义非凡。 本文对几种常见的高压直流线路单端量保护的工作原理分别进行了研究，并指出了其各自存在的缺陷。然后，对高压直流输电线路沿线电压、电流的时空变化规律进行了分析，得出结论：直流线路低频电压信号沿线近似呈线性分布。在此基础上，通过对交流线路保护中姆欧继电器动作原理进行改进，提出了在一种时域内的适用于高压直流输电线路的新型距离保护，保护以整定点补偿电压与测量电压瞬时值的比值作为动作判据。通过在电磁仿真软件PSCAD/EMTDC中建立云-广±800kV高压直流输电系统，对新型保护的动作性能进行了仿真验证，并与现有的其他高压直流输电线路单端量保护进行了对比，结果表明：新保护具有对采样率要求较低、计算量小、动作速度较快，动作判据清晰，不受系统运行方式的影响等优点。

目录

第一个书签之前

摘 要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 课题背景

1.2 高压直流线路的构成与故障特征

1.2.1 直流线路的构成

1.2.2 直流线路的故障特征

1.2.3 直流线路故障的分类

1.2.4 直流线路的故障过程

1.3 高压直流线路保护研究现状

1.4 本文的主要工作

2 高压直流线路单端量保护基本原理

2.1 引言

2.2 高压直流线路行波保护

2.2.1 行波理论

2.2.2 电压行波保护

2.2.3 极波行波保护

2.2.4 行波保护的缺陷

2.3 高压直流线路微分欠压保护

2.3.1 微分欠压保护的原理

2.3.2 微分欠压保护的缺陷

2.4 高压直流线路距离保护

2.4.1 沿线电压电流分布计算

2.4.2 距离保护的判据

2.4.3 保护缺陷

2.5 本章小结

3 基于RL线路模型的高压直流线路新型距离保护

3.1 引言

3.2 高压直流输电线路新型距离保护原理

3.2.1 姆欧继电器的保护原理

3.2.2 高压直流线路电压沿线分布

3.2.3 补偿电压的计算

3.2.4 误差分析

3.2.5 新型距离保护的动作判据

3.3 本章小结

4 高压直流输电系统的建模与仿真

4.1 引言

4.2 电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC

4.3 高压直流输电系统的建模

4.3.1 主电路拓扑图

4.3.2 交流系统参数

4.3.3 交流滤波器参数

4.3.4 换流变压器参数

4.3.5 直流输电线路参数

4.4 仿真系统的故障分析

4.4.1 正常运行

4.4.2 直流输电线路故障

4.4.3 整流侧交流系统故障

4.4.4 逆变侧交流系统故障

4.5 新型距离保护的的仿真验证

4.5.1 保护段的参数设置

4.5.2 区内故障

4.5.3 区外故障

4.5.4 保护灵敏度分析

4.6 对比分析

4.7 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表学术论文及专利

附录2 攻读硕士学位期间参与的科研项目