跨电压等级同杆四回线的继电保护的研究

摘要

随着我国经济的发展,土地资源日趋紧张,特别是在人口密集地区以及发达地区更为明显。为了节省用地,目前我国电力系统已经大量采用了同杆双回线作为高压输电线路,同杆四回线路以及跨电压等级的同杆四回线也已经在一些地区得到了应用。同杆多回线虽然可以节省土地并且提高供电的可靠性,但是,给继电保护相关技术带来很大的困难与挑战。跨电压等级的同杆四回线一般是由两个不同电压等级的同杆双回线组成,除了同一回线路的各相之间存在互感以外,各回线的各相之间也都存在互感,并且,无法简单的用12序分量法完全解耦。另外,同杆四回线路的故障种类大大增加,除了发生单回线上的故障以外,还会发生大量的各回线之间跨线故障。上述特点使得一些传统的继电保护技术应用在同杆四回线上时遇到较大困难,如线路不能完全解耦,使得故障计算变得更加复杂;不同回线路间的零序互感使得一些传统的接地距离保护不能正确测量保护安装处到故障点的距离。本文详细分析了跨电压等级的同杆四回线的特点,在序分量法的基础上,利用不同故障类型的边界条件以及各序网络之间的关系,同时考虑线间互感,给出故障点处各序电流之间的关系,从而进行四回线的短路电流计算;利用反序电流的特点,即环流电流只在四回线内部存在,提出了电流差动保护方案,该保护方案不受电容电流的影响;研究了不同电压等级下的同杆四回线接地距离保护的零序补偿系数,并且对各种情况下的零序补偿系数进行比较以确定在整定计算中采用的算法,从而保证接地距离保护的正确动作,并且提出了提高接地距离保护抗过渡电阻能力的措施。大量的仿真实验证明了本文提出的故障分析方法是非常有意义的。在故障分析中,正确考虑线路间的线间互感是非常必要的。本文的不同电压等级的同杆四回线短路电流计算方法,电流差动保护方案以及接地距离保护方案都是非常有效的,为不同电压等级的同杆四回线继电保护的研究打下了有力的理论基础。

目录

摘要

ABSTRACT

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第一章 绪论

1.1 研究意义和要求

1.1.1 课题研究的意义

1.1.2 课题研究的基本要求

1.2 跨电压等级的同杆多回线的继电保护的研究现状

1.2.1 同杆双回线故障分析及继电保护研究现状

1.2.2 同杆四回线故障分析及继电保护研究现状

1.2.3 同杆四回线电气参数特点及故障特点

1.2.4 跨电压等级的同杆四回线研究现状

1.3 本论文的主要工作

1.3.1 跨电压等级的同杆四回线故障计算的研究

1.3.2 跨电压等级的同杆四回线的纵联差动保护方案

1.3.3 跨电压等级的同杆四回线的接地距离保护方案

第二章 基于对称分量法的同杆四回线故障计算方法

2.1 不同电压等级同杆四回线系统

2.2 对称分量法

2.3 各序综合阻抗的计算

2.3.1 正序，负序综合阻抗的求取

2.3.2 零序综合阻抗的求取

2.4 各种短路故障计算方法

2.4.1 单相接地短路

2.4.2 两相接地短路

2.5 EMTP 仿真验证

2.5.1 仿真模型

2.5.2 短路电流仿真

2.6 本章小结

第三章 基于六序分量法的故障计算方法研究

3.1 六序分量法

3.2 12 序故障分量法

3.3 六序分量法在不同电压等级的四回线的故障分析中的应用

3.3.1 参数的标幺值化

3.3.2 标幺制下的阻抗阵的变换

3.3.3 六序分量法在故障分析中的应用

3.4 各序综合阻抗的计算

3.5 EMTP 仿真验证

3.5.1 仿真模型

3.5.2 短路电流仿真

3.6 本章小结

第四章 纵联差动保护

4.1 概述

4.2 传统的分相式差动保护原理及整定

4.3 基于反向环流量的纵联差动保护原理

4.3.1 同杆双回线的故障特征

4.3.2 同杆双回线中反向电压及反向电流分量的特征

4.3.3 基于反向环流量的纵联差动保护在不同电压等级下同杆四回线中的应用

4.4 基于反向负序电流纵联差动保护动作特性分析

4.4.1 基于反向负序电流的纵差保护的整定

4.4.2 基于反向负序电流的差动保护的动作特性

4.5 基于反向环流的纵差保护在不同电压等级四回线保护中的应用

4.5.1 不同电压等级四回线系统图

4.5.2 不同电压等级四回线的纵联差动保护动作特性分析

4.6 EMTP 仿真验证

4.6.1 仿真模型

4.6.2 保护判据计算及仿真结果说明

4.6.3 仿真电流曲线图

4.7 本章小结

第五章 跨电压等级同杆四回线接地距离保护的研究

5.1 概述

5.2 同杆四回线零序补偿系数的推导

5.3 同杆四回线的零序补偿系数的求取

5.3.1 四回线正常运行，一回线接地故障

5.3.2 一回线运行，其他线路停电并两端接地

5.3.3 仿真结果分析

5.4 不同电压等级同杆四回线零序电流补偿系数的求取

5.4.1 相邻线路与故障线路零序电流比值的求取

5.4.2 仿真结果分析

5.4.3 传统距离保护抗过渡电阻能力分析

5.5 零序电抗器在跨电压等级同杆四回线中的应用

5.5.1 零序电抗继电器的基本原理

5.5.2 零序电抗器抗过渡电阻能力分析

5.5.3 仿真结果分析

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

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