同杆四回输电网络故障测距与纵联差动保护原理研究

摘要

随着电力行业的快速发展，同杆四回输电网络因能够有效地节约土地面积，增加单位走廊面积的送电容量，大大的减少了电力建设部门的投资等优点，已慢慢变成我国电网建设中的主要趋势。考虑同杆四回输电网络结构的复杂性，各回线之间以及各相间均互相存在着较复杂的耦合影响，而且故障种类繁多，从而给这类输电网络的故障分析、故障选线及测距、以及相关保护原理的研究带来一定的难度。本文主要针对全程同杆四回输电网络中两种不同的阻抗模型的故障测距与纵差保护原理、以及两种含四回线支路部分的非全程同杆四回输电网络的故障定位进行分析和研究。其主要成果如下：　　1.详细概括了现有同杆双回线以及四回线的相模变换方法，为本文对这类输电网络的继电保护研究奠定了一定基础。基于同杆四回输电网络的相模变换思路，推导出另一个新的变换矩阵，以及根据四回线支路部分和双回线支路部分组成的混合网络特征，给出了对应的故障序网。　　2.研究与分析了参数不对称同杆四回输电网络单线发生不对称故障时都会存在负序电流特征，以及综合考虑该类输电网络发生不对称故障时负序网络的统一性，以及非正常支路和正常支路负序电流之比的特点，从而推导出适应于该类输电网络的故障定位新算法。通过PSCAD/EMTDC搭建模型，并对上述所提出的各种算法实施了仿真验证。　　3.考虑实际电网建设中，同杆四回输电网络往往会与其它网络组成一种T型结构而普遍存在，故此本文针对由四回线支路部分、双回线支路部分和另一条单线组成的T型输电网络进行分析研究，基于不同的线路结构特征，分别利用12序变换阵与六序变换阵进行分析，得到相应的序分量及故障序网，在此基础上根据这些序分量特点进行故障区域初步判断，以及基于故障序网，结合正序电压在故障位置理论上应该相等关系列出测距方程，该方程的解即是故障距离。另外，借鉴上述的解题思路，本文针对由一侧四回线支路部分和两侧双回线支路部分组成的另一种T型结构进行研究探讨，根据不同侧利用相应的解耦矩阵进行参数解耦，从而得到相应的故障序网，基于相应的序网图列出测距方程，通过方程的解分别进行故障侧判定与故障定位。　　4.考虑零序间耦合等原因的影响，传统的纵差保护不能够直接适用于同杆四回输电网络。本文通过对同杆四回输电网络各电气量经12序变换阵计算推导得到的各序分量特点进行研究与分析，根据反序负序分量特点，构造出适用于该类输电网络的纵差保护新方案。通过大量的实验仿真验证了该方案的可靠性及稳定性，而且还能很好的解决传统的纵差保护所存在的问题。

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第一章 绪论

1.1 研究的意义及基本要求

1.2 国内外研究现状

1.3 同杆四回输电网络继电保护的主要研究方向

1.4 本文的主要研究内容与章节安排

第二章 同杆多回输电网络故障测距与保护研究的理论基础

2.1 基于频域分析的同杆双回输电网络相模变换

2.2 基于频域分析的同杆四回输电网络相模变换

2.3 基于频域分析的参数不对称同杆四回输电网络相模变换

2.4 同杆四回线与双回线组成的混合输电网络特征分析

2.5 本章小结

第三章 同杆四回输电网络单回线故障测距方法

3.1 参数不对称同杆四回输电网络故障分量特征分析

3.2 基于故障序分量间相位幅值关系的选线原理

3.3 单回线发生不对称故障时负序电流特点

3.4 基于负序分量间相位幅值关系的选线判据

3.5 参数不对称同杆四回输电网络故障测距原理

3.6 PSCAD/EMTDC仿真模型

3.7 本章小结

第四章 4-2-1式T型输电网络故障测距方法

4.1 故障侧判断

4.2 故障支路的判断

4.3 故障测距原理

4.4 故障选线及测距流程图

4.5 PSCAD仿真验证

4.6 本章小结

第五章 一侧同杆四回线与两侧同杆双回线构成的T型输电网络故障测距方法

5.1 线路特点研究

5.2 同杆四回线部分内部故障时线路研究

5.3 同杆双回线部分内部故障时线路研究

5.4 故障侧判断及测距方法

5.5 故障测距流程图

5.6 PSCAD/EMTDC仿真验证

5.7 本章小结

第六章 同杆四回输电网络电流纵联差动保护方案

6.1 传统的电流纵差保护原理与分析

6.2 基于十二序分量的特征分析

6.3 基于h序负序分量的纵联差动保护

6.4 PSCAD/EMTDC仿真与验证

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 后续的展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果