不对称参数同塔四回输电线路故障分析方法与保护研究

摘要

随着城市化建设和经济不断发展，城市的用电量逐年攀升，输电容量需求日益增加，而线路走廊却越来越匮乏。同塔四回输电线路能有效节约输电走廊、提高输电容量、降低建设成本，因此被广泛采用。目前国内部分地区为满足供电需求，或将同塔双回线路改建成同塔四回线路，或新建跨电压等级同塔四回输电线路。同塔四回输电线路中，导线数量多，导线间的耦合复杂，线路中自阻抗的不一致进一步增加了线路耦合的复杂程度，不利于继电保护的运行与分析，也会影响电力系统的正常稳定运行。为提高电力系统供电可靠性及电网安全稳定性，必须分析不对称参数同塔四回输电线路的故障特征，为故障分析、选线选相、保护配置与整定奠定基础。本文是作者在博士期间对不对称参数同塔四回线故障分析方法与保护研究展开的研究工作总结，主要成果包括：
　　1、提出了适用于不对称同塔四回输电线路的相模变换方法。针对不对称参数同塔四回输电线路的阻抗特征，实现了不对称参数同塔四回输电线路的完全解耦，构建了不对称参数同塔四回输电线路的仿真模型，为不对称参数同塔四回线的故障分析与保护原理奠定了基础。
　　2、提出了不对称参数同塔四回输电线路的序网网络与系统阻抗等效方法。结合传统序网分解方法，阐述了不对称参数同塔四回输电线路的序网分解原则，给出了独立序分量的序网等效方法，提出了故障复合序网的简化方法，为不对称参数同塔四回线的短路电流计算奠定基础。
　　3、提出了基于单端序分量的不对称参数同塔四回输电线路的故障选线和故障选相方法。总结了不对称参数同塔四回输电线路相模变换的独立序分量特征，结合故障点处分布系数对序分量幅值和相位的影响，提出了基于序分量幅值关系的故障类型识别方法，与基于序分量相位关系的选线方法与选相方法。
　　4、提出了适用于不对称参数同塔四回输电线路的横差保护方案。基于不对称参数同塔四回输电线路的阻抗参数特征，分析并计算出故障时流经各回线路的故障序电流，提出了横差保护整定方法；并设计了横差保护选线元件与比较元件，改善了横差保护的灵敏度与可靠性。
　　5、提出了适用于不对称参数同塔四回输电线路纵差保护的电容电流补偿方法。结合不对称参数同塔四回输电线路导纳矩阵的特点，分析了输电线路中分布电容的耦合关系，利用输电线路的π型等效模型，计算了输电线路中存在的电容电流，给出了基于相分量和模量的电容电流补偿方法。
　　最后对全文内容进行了总结，并指出研究中有待解决的问题以及进一步的研究方向。

目录

声明

答辩决议书

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2同塔四回输电线路故障分析研究现状

1.3同塔四回输电线路故障选线选相研究现状

1.4同塔四回输电线路差动保护研究现状

1.5目前存在的主要问题

1.6本课题主要研究内容

第二章 不对称参数同塔四回输电线路相模变换研究

2.1引言

2.2输电线路相模变换理论基础

2.3不对称同塔四回线解耦方法

2.4同塔四回线综合解耦方法及其数学分析

2.5仿真模型的建立与验证

2.6小结

第三章 不对称参数同塔四回输电线路序网分析方法

3.1引言

3.2故障序网图分解

3.3单回线路故障序网分析

3.4跨线故障序网分析

3.5复合序网与数值计算分析

3.6短路电流计算与仿真验证

3.7小结

第四章 不对称参数同塔四回输电线路故障选线及选相

4.1引言

4.2基于单端电气量的故障选线原理

4.3基于单端电气量的故障选相原理

4.4仿真验证

4.5小结

第五章 不对称参数同塔四回输电线路横差保护方案

5.1引言

5.2同塔四回输电线路的故障序电流特征

5.3横差保护选线方法

5.4仿真验证

5.5小结

第六章 不对称参数同塔四回输电线路纵差保护

6.1引言

6.2纵差保护线路等效模型研究

6.3考虑电容电流补偿的纵差保护方案

6.4仿真验证

6.5小结

第七章 总结与展望

7.1本文工作总结

7.2进一步研究方向

参考文献

致谢

攻读博士学位期间已发表或录用的论文

攻读博士学位期间参与的科研项目