基于异构边界的串补线路全线快速保护

摘要

串联电容补偿技术以其具有提高交流线路输电容量、改善电力系统稳定性等优势，而成为广泛应用的新型输电技术，并为电网带来了显著的社会经济效益。但是，串补电容的引入，改变了输电系统的结构参数，产生了电压反向、电流反向以及暂态低频分量等串补线路特有的故障特征，给线路保护特别是距离保护带来了新的挑战。本文结合理论分析与数字仿真，围绕串补对线路距离保护的影响机理开展研究工作，并提出了一种基于异构边界的串补线路保护新原理，本文的研究内容对于改进串补输电系统的安全防护水平有着重要的理论和现实意义。
　　本文对串补线路故障的特性及其对继电保护的影响开展理论分析，并对现有串补线路距离保护装置的动作性能进行评估。研究表明，串补输电技术的引入对距离保护造成了正向超越、反向误动以及后备保护整定配合困难等问题。现有串补线路距离保护采用完全记忆电压作为极化电压的方式可以较好的解决背后串补电容出口故障时的反向误动问题。距离保护 I段需要采用缩范围整定的方式以克服正向串补出口时的超越误动。后备距离保护尚缺乏有效的策略以应对串补电容造成的整定配合困难问题。在此基础上，以某一实际串补输电工程为例，构建了集一次电网模型、串补装置模型以及继电保护算法于一体的一、二次系统动态交互仿真模型，对串补线路距离保护的动作特性进行了仿真研究，并验证了理论分析的正确性。针对串补线路距离保护I段需要缩范围整定与躲过正向串补电容故障时的超越误动问题，本文提出了一种基于异构边界的串补线路全钱快速保护新原理。该方法将串补电容作为异构边界，基于 R-L解微分方程算法求解故障距离，通过应用等传变原理克服了电压测量误差对故障测距精度的影响，能够基于测距结果的波动程度判断故障点与串补电容之间的相对位置关系，从而有效解决串补线路距离保护 I段超越误动的问题，实现了串补线路的全线快速保护。数字仿真验证了本文所提方法的有效性。

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1 绪论

1.1 课题的研究背景

1.2 串联电容补偿及串补线路继电保护的研究现状

1.3 论文的主要工作及章节安排

2 串补线路距离保护原理及特性分析

2.1 串补线路故障的电气特性

2.2 串补系统对距离保护的影响

2.3 串补线路现有距离保护方案及改进思路

2.4 本章小结

3 串补输电工程中距离保护动作特性仿真分析

3.1 工程介绍

3.2 基于PSCAD/EMTDC平台的串补系统及继电保护仿真建模

3.3 各种故障情况下距离保护动态行为的仿真分析

3.4 本章小结

4 基于异构边界的串补线路距离保护基本原理

4.1 基于异构边界的距离保护基本原理

4.2 基于异构边界的串补线路全线快速保护的实现方案及判据

4.3 仿真验证

4.4 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