高温超导限流器接入对超高压输电线路继电保护的影响研究

摘要

电力输、配电网络规模日益扩大，电网设备的脆弱性也相应增加。大量分布式电源、储能设备就近直接接入用户，配电网故障电流增长非常迅速。另外，电网的装机容量和各电压等级网架建设得到高速发展，高电压等级网架结构大大加强，珠江三角洲、长江三角洲等地区基本形成双回路内外环网结构。电网结构的加强满足了负荷增长和可靠供电的需求，但同时也造成了短路容量的稳步增长，使得原来的断路器等一次设备不能再适应系统的发展，这对电网的稳定性、安全性及现有的电气设备构成巨大威胁。
　　正在经历巨大发展机遇与革命性变化的电力系统已经成为高温超导技术最重要的应用领域之一。超导限流器在电网正常运行时表现为低阻抗，短路故障时迅速转为高阻抗并有效限制短路电流。利用这一特性，超导限流器已成为一种有效的限流方法，并且其技术先进性和工程实用性逐步得到认可，这对于限制短路电流，保证电网安全运行具有十分重要的意义。
　　本文详细地介绍了超导限流器的种类，国内外应用现状，及其发展趋势，并重点分析了主动式饱和铁心型高温超导限流器的工作原理，阻抗特性及限流效果。针对超导限流器的非线性特性，本文提出了一种新方法来模拟超导限流器的阻抗特性，有效、精确地分析了饱和铁心型超导限流器接入线路发生故障后的电磁暂态特性。并在PSCAD/EMTDC仿真平台实现了饱和铁心型超导限流器的仿真实现，所得结果与理论结果完全吻合。
　　分析了超导限流器接入超高压输电线路对距离保护的影响。距离保护是广泛应用中输电线路的保护，通常作为超高压输电线路的后备保护。超导限流器接入超高压输电线路后，显著改变了超导输电线路的电压电流等电气量，将对距离保护产生主要影响。本文对比了有无超导限流器对相间距离保护及单相距离保护测量阻抗的差异，分析产生这些影响的原因，并提出相应的解决方案，为超导限流器的设计提供依据，为超导限流器的应用提供技术保障。
　　此外，本文还介绍了串联电抗器的国内外应用现状及发展趋势，对比其超导限流对超高压输电线路的影响，并针对这些影响提出相应的解决方案，使得限流设备与超高压输电线路继电保护的能够更好地相互配合。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

1.2超导技术的发展及超导限流器分类

1.3超导限流器的应用现状及未来发展趋势

1.4论文的主要工作

第二章 饱和铁心型高温超导限流器的工作原理及仿真建模

2.1饱和铁心型超导限流器工作原理

2.2超导限流器的阻抗特性及其仿真实现

2.3饱和铁心型超导限流器接入超高压输电线路的仿真建模

2.4本章小结

第三章 超导限流器对超压输电线路距离保护的影响及解决方案

3.1超高压输电线路继电保护的配置

3.2输电线路距离保护的电压互感器测量位置对距离保护的影响

3.3超导限流器接入对相间距离保护的影响

3.4超导限流器接入对单相接地距离保护的影响

3.5仿真验证

3.6超导限流器接入线路的距离保护整定分析

3.7本章小结

第四章 串联电抗的工作原理及其对超高压输电系统继电保护影响

4.1串联电抗器基本原理及发展趋势

4.2串联电抗器对超高压输电线路差动保护的影响

4.3串联电抗器对超高压输电线路距离保护的影响

4.4串联电抗器接入对输电线路零序保护及自动重合闸的影响

4.5本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢