特高压输电线电流差动保护算法研究

摘要

特高压输电具有输电成本经济、电网结构简单、输电走廊占用少等优点。根据我国能源结构特点和电力系统规模的扩大，我国已决定建设特高压输电系统，晋东南—南阳—荆门1000千伏特高压交流输电工程已于2009年1月投入运营。基于基尔赫夫电流定律的电流差动保护是特高压输电线路主保护之一。特高压输电线路对继电保护性能要求更高，其特殊结构和特点对线路的电流差动保护又有很大的影响：较大的线路分布电容电流、严重的暂态过程、较大的过渡电阻及可能加入的串并联补偿，都会对线路电流差动保护产生影响。 本文分析综述了国内外特高压输电的发展及超特高压输电线路电流差动保护的研究现状，指出了特高压输电线路电流差动保护存在的关键问题；分析了几种典型的输电线路电流差动保护原理和动作判据；基于电力系统电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC，建立了典型的1000kV、750kV和500kV输电线分布参数模型，仿真比较了线路的分布电容电流及其对电流差动保护的影响；分析了稳态电容电流补偿方法存在的不足，提出了一种改进的自适应电容电流补偿方法，并在1000kv线路模型上进行了仿真验证；基于输电线的微分方程，推导了输电线路空载合闸和线路故障的暂态电流表达式并进行了仿真验证，给出了带串并联补偿的线路方程和暂态电流推导方法；分析了特高压输电线路暂态电流的特征及其对电流差动保护的影响，研究了几种典型的电流差动保护在空载合闸、区外故障、区内不同点故障及不同过渡电阻故障情况下的性能，在此基础上提出了一种适合于特高压输电线路的电流差动保护改进判据，并在1000kV线路上对此判据在空载合闸、区外故障、区内不同故障条件下的动作特性进行了仿真分析，证明了改进判据的正确性和有效性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1特高压输电

1.1.1特高压输电的发展及现状

1.1.2特高压输电线路的继电保护问题

1.1.3课题研究的意义

1.2输电线路电流差动保护的研究现状

1.3本文的主要工作

第2章输电线路电流差动保护原理和判据

2.1基于稳态电容电流补偿的相量差动

2.1.1相量差动判据

2.1.2稳态电容电流补偿算法

2.2基于时域电容电流补偿的采样值差动

2.2.1采样值差动原理

2.2.2时域电容电流补偿算法

2.3基于贝瑞隆模型的差动保护

2.3.1贝瑞隆模型简介

2.3.2贝瑞隆差动判据

2.4故障分量差动

2.4.1原理和判据

2.4.2故障分量的提取

第3章电流差动保护电容电流补偿方法研究

3.1超(特)高压输电线路电容电流仿真比较

3.1.1 PSCAD／EMTDC简介

3.1.2电容电流仿真比较

3.2传统电容电流补偿方法分析

3.3改进的自适应电容电流补偿方法

3.4两种方法的性能比较和仿真验证

3.4.1.区外故障的安全性

3.4.2区内金属性故障的灵敏度

3.4.3区内带过渡电阻故障的灵敏度

第4章特高压输电线暂态过程差动保护性能研究

4.1暂态过程分析

4.1.1空载合闸的暂态过程

4.1.2线路故障的暂态过程

4.2暂态电流仿真验证

4.2.1空载合闸

4.2.2区外故障

4.2.3区内故障

4.3暂态过程对各种差动保护算法的影响

4.3.1空载合闸

4.3.2区外故障

4.3.3区内故障

4.4考虑暂态影响的差动保护改进判据

4.4.1改进判据

4.4.2仿真验证

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目