超高压电网站域保护构建模式及断路器保护研究

摘要

随着电力系统的快速发展，中国正处于区域电网互联并且正逐步形成全国电网互联的大格局，同时中国各地区能源分布与电力系统负荷分布的不均衡决定了西电东送工程的必要性，西电东送可以有效地实现全国电力资源的优化配置。而超高压直流输电技术具有输送容量大、距离远、故障隔离能力强等特点，故现阶段交直流混联技术在区域电网互联以及西电东送工程中已大规模应用，交直流混联电网的安全稳定运行直接关系到整个电力系统，乃至整个社会的安全稳定。但随着交直流混联电网的大量接入，交流电网发生的短路故障等扰动若不能及时阻断，将在直流系统中产生换相失败等后果，甚至造成直流系统紧急停运，严重威胁超高压电网的安全稳定运行，作为电力系统的重要组成部分，超高压电网的安全稳定运行水平关系着整个电力系统的安全，这就对交流系统快速主保护以及后备保护的速动性和选择性提出了更高的要求。
　　而传统的继电保护仅利用被保护设备的信息来判别切除故障，保护动作的速度已不能满足目前电网发展的需求，同时断路器保护从保护功能角度主要实现失灵保护，其作为超高压电网重要的近后备保护，其速动性和选择性也面临着更高的要求。随着智能变电站及层次化保护技术的发展，站域保护的全站信息共享的技术优势为提高超高压电网安全稳定运行水平提供了一种新的思路，但目前站域保护正处于发展阶段，其构建模式、组网方案以及站域断路器保护等方面研究尚未成熟，故迫切需要开展超高压电网站域保护的研究。
　　针对目前电力系统继电保护信息量不足，但站域保护构建模式复杂多样，尚未形成统一的认识，不能很好的发挥站域保护全站信息共享优势等问题，本文给出了站域保护的基本定义和作用；提出了站域保护的设计目标和原则，可为站域保护的规范设计提供指导；分析研究传统的继电保护系统在220kV及以上超高压等级面临的问题以及利用站域信息对其进行改进的基本途径，最后提出了基于SV网和GOOSE网的超高压电网站域保护构建方案，该方案较好的统一了超高压电网站域保护构建模式的形式，可以最大程度发挥站域保护的技术优势，为工程应用提供参考。
　　针对目前站域保护采用何种组网方式尚处于探讨阶段以及站域保护与控制系统通信网络适用性有待分析验证等问题，本文结合超高压站域保护构建模式，针对性地提出了基于网采网跳模式的超高压电压等级站域保护通信组网方案，该方案能够最大程度发挥上文提出的构建模式的优势；结合实际工程应用，利用OPNET仿真软件对提出的组网方案进行了网络延时性能分析，延时满足过程层通信网络延时要求。
　　针对目前交直流混联电网的大规模接入对断路器保护等主后备保护的选择性和速动性提出了更高的要求，以及现有断路器保护存在二次接线复杂、自适应差、死区故障无法有效解决等问题，本文提出了一种按串配置的站域断路器保护构建模式和设计方案，并提出了站域断路器保护的原理改进方案，可以优化死区故障带来的扩大停电范围的影响，有效提高保护性能；同时开发了站域断路器保护软件模块，并进行仿真验证，验证了该方案的正确性，为工程应用奠定基础。

目录

声明

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 课题研究现状

1.3 论文的主要工作及章节安排

2 超高压电网站域保护构建模式研究

2.1 引言

2.2 站域保护控制系统

2.3 站域保护构建模式基本原则

2.4 超高压电网站域保护构建方案

2.5 本章小结

3 超高压电网站域保护通信组网方案研究

3.1 引言

3.2 过程层网络典型组网方式分析

3.3 超高压电网站域保护通信组网方案设计

3.4 仿真验证

3.5 本章小结

4 站域断路器保护原理及实现方案研究

4.1 引言

4.2 站域断路器保护按串优化配置思路

4.3 站域断路器保护实现方案

4.4站域断路器保护原理及动作特性研究

4.5 其它功能优化策略

4.6 仿真验证

4.7 本章小结

5 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 下一步工作展望

致谢

参考文献

附 录 在学期间发表的学术论文和参加科研情况