电力系统继电保护可靠性研究

摘要

继电保护装置是保证电网正常运行的重要措施，当系统出现故障时，保护装置能及时的切除故障，是电力系统中必不可少的装置。近年来，电力系统主保护配置正确动作率不高，为了更有效的保证保护装置的可靠性，对电力系统的主要保护配置进行预先的仿真和研究具有非常重大的理论意义和实用价值。
　　变压器和输电线路作为电力系统继电保护的两大主要配置，在电力系统中承担着变换电压、交换功率、传送电能的重要作用，其运行情况直接影响整个电力系统安全稳定运行。本文以三相变压器和输电线路为研究对象详细的介绍了变压器主保护和后备保护基本原理、输电线路的阶段式电流保护、距离保护及纵联电流差动保护基本原理，并介绍了变压器的励磁涌流产生机理和闭锁判据及差动回路里的不平衡电流产生原理，同时简单介绍了两种常用的可靠性分析方法:故障树分析法和马尔科夫状态空间法。
　　利用MATLAB/Simulink里的SPS模块，搭建了变压器外部故障模型和内部故障模型，及输电线路的纵联差动仿真模型。搭建输电线路纵联电流差动保护模型时，详细的描述了启动元件、算法部分、差动继电器模块的搭建过程。利用这些模型对变压器和输电线路各种故障做了大量的仿真与研究。有效的仿真了变压器空载运行状态、发生短路故障状态及绕组匝间短路故障状态。同时对输电线路继电保护装置也进行了有效的仿真。其仿真结果与理论分析一致，验证了故障仿真模型的正确性与有效性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及研究目的和意义

1．1．1 课题背景

1．1．2 课题研究的目的和意义

1．2 电力系统故障的危害及影响电力系统安全性的因素

1．2．1 电力系统故障的危害

1．2．2 影响电力系统安全性的因素

1．3 继电保护可靠性研究现状

1．4 继电保护仿真技术国内外研究现状及发展趋势

1．4．1 继电保护仿真技术国内外研究现状

1．4．2 继电保护仿真技术的发展趋势

1．5 本文研究的主要内容

2 可靠性理论基础介绍及系统可靠性分析方法

2．1 可靠性理论基础介绍

2．1．1 可靠·陛的基本概念

2．1．2 继电保护可靠性指标

2．1．3 继电保护系统可靠性影响因素

2．2 故障树分析法

2．3 马尔可夫状态空间法

2．3．1 马尔科夫随机过程的概念

2．3．2 状态空间分析法

3 电力系统中继电保护配置及保护原理

3．1 变压器继电保护的配置及保护原理

3．1．1 变压器继电保护的配置

3．1．2 变压器故障和异常运行状态

3．1．3 变压器的主保护原理分析

3．1．4 变压器后备保护原理分析

3．2 输电线路继电保护的配置及保护原理

3．2．1 输电线路继电保护配置

3．2．2 阶段式电流保护基本原理

3．2．3 距离保护基本原理

3．2．4 纵联电流差动保护基本原理

4 变压器及输电线路纵联差动继电保护建模

4．1 系统开发环境介绍

4．2 励磁涌流建模及避免误动作方法

4．2．1 三相变压器励磁涌流建模

4．2．2 励磁涌流发生时避免保护误动的方法

4．3 三相变压器内部故障建模

4．4 纵联电流差动保护系统构成及各部分建模

4．4．1 系统线路故障暂态建模

4．4．2 启动元件

4．4．3 算法部分

4．4．4 差动继电器模块

4．4．5 纵联电流差动保护总体设计

5 系统测试及结果分析

6 总结与展望

参考文献

致谢