超高压输电线路的单端行波保护方案

摘要

近年来,随着电力系统的迅速发展,我国电网呈现出大容量、远距离、高电压的发展趋势,对电网运行的稳定性提出了更高的要求。快速切除故障不仅有助于提高输电线路的传送功率,更重要的是能够增强电力系统的暂态稳定性。因此,具有高速甚至是超高速动作特性的行波保护成为未来继电保护设备的发展方向之一。针对目前单端型行波保护存在的主要问题是反射波的识别。本文提出一种新的高压输电线路的单端行波保护方案,只需要识别行波初始波波头。对不对称接地故障,本文通过对接地故障时零模和线模行波传输规律的分析,提出模量波速度差异的行波保护算法,形成了一种不对称接地故障的行波保护方案。对非接地故障,本文在分析输电系统频率特性的基础上,分析了边界条件对电压行波的衰减特性,用电压行波到达测量点的电压经过贝杰隆模型反推到故障点的电压和附加电压源大小的比率大小形成判据来区分区内外故障,提出了一种非接地相间保护方案,并且此方案也适用于三相短路保护。采用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建了两个的500kV超高压输电线路模型,对不同故障距离、不同故障类型、不同故障过渡电阻等多种故障情况进行了大量的仿真,并利用MATLAB处理仿真数据,对算法进行验证,仿真结果表明了本文所提出单端行波保护算法的有效性。

目录

摘要

Abstract

1. 绪论

1.1 本课题研究的背景及意义

1.2 输电线路行波保护的研究现状

1.3 单端行波保护及其存在的问题

1.3.1 单端行波保护

1.3.2 单端行波保护存在的主要问题

1.4 本文的主要研究工作

2. 行波基本理论和行波传输特性分析

2.1 行波基本理论

2.1.1 行波的产生

2.1.2 均匀传输线中行波的传播规律

2.1.3 行波的反射与折射

2.2 输电线路行波传输特性分析

2.2.1 输电线路频率特性分析

2.2.2 不同模量在输电线路中的传输特性分析

2.2.3 行波在输电线路边界的传输分析

2.3 行波保护中小波的选择

2.4 电磁暂态仿真工具PSCAD/EMTDC的简介

2.5 本章小结

3. 输电线路不对称接地故障的单端行波保护

3.1 模量波速度的差异分析

3.2 不对称接地故障的单端行波保护原理与算法

3.3 不对称接地故障的单端行波保护算法分析与仿真

3.3.1 模型介绍

3.3.2 保护算法的典型故障仿真

3.3.3 不对称接地故障的判据

3.3.4 各种故障情况的仿真分析

3.3.5 与A型测距式保护的比较

3.4 线路边界对保护性能的影响

3.4.1 母线对地等效电容对保护性能的影响

3.4.2 阻波器对保护性能的影响

3.4.3 不同边界条件下的仿真分析

3.5 本章小结

4. 输电线路非接地相间故障的单端行波保护原理

4.1 非接地相间故障的特征分析

4.1.1 故障点电压定义

4.1.2 故障点电压计算

4.1.3 区内外故障的电压差异

4.2 非接地相间故障的行波保护原理与算法

4.3 非接地相间故障的行波保护算法仿真分析

4.3.1 模型介绍

4.3.2 典型故障的仿真

4.3.3 各种故障情况下的仿真分析

4.4 线路边界对保护性能的影响

4.5 本章小结

5. 输电线路单端行波保护的总体方案

5.1 保护的总体方案的分析

5.2 总体方案仿真

5.3 本章小结

6. 结论与展望

6.1 基本结论

6.2 研究展望

致谢

参考文献

硕士期间成果

参与科研情况

发表论文情况