高压直流线路行波保护可靠性评估研究

摘要

在我国大电网互联的发展战略下，高压直流输电已经成为远距离、大容量跨区输电的重要方式。各区域电网联系更加紧密，能源可以得到更有效的利用，然而这也对电网的安全稳定运行提出了新的挑战，一旦发生故障，可能造成非常严重的连锁后果。继电保护作为高压直流输电系统的第一道防线，其可靠性的研究至关重要。直流系统的研究起步较晚，目前其可靠性问题研究还不够成熟，但随着各直流工程投运，其可靠性问题逐渐暴露，其保护控制系统的可靠性问题尤为明显。目前相关学者对运行中直流保护暴露的问题做出一些研究，但都停留在简单的数据统计与定性分析阶段。本文研究了高压直流输电线路保护的可靠性评估，其主要工作如下:
　　(1)分析了直流线路保护选用行波保护的原因，介绍在运的行波保护原理。
　　(2)根据保护原理，提出直流线路保护的拒动概率计算方法。有别于通过统计数据计算的保护硬件失效计算，本文从保护判据原理出发，分析在原理实现过程中可能出现可靠性问题的原因，基于原理实现可靠性，提出保护拒动概率计算方法。结合某直流系统的实际运行数据与保护配置（采样频率、整定值、保护原理），计算金属性接地故障时的直流线路保护的拒动概率;分析不同故障位置拒动概率的变化趋势;分析不同保护配置对拒动概率的影响。
　　(3)提出直流线路保护的误动概率计算方法。分析引发保护误动的因素，建立雷击引起的保护误动概率计算方法。在同一系统下，计算直击雷（不考虑避雷设施）引发的保护误动概率，分析在不同雷击电流幅值下，不同雷击位置的误动概率变化趋势;分析在不同保护配置下，雷击引发的保护误动概率。类似于雷击误动概率的计算，分析其他可能引发误动的事件对保护误动的影响。
　　(4)结合硬件失效，建立直流线路保护的风险评估模型。通过软件失效（原理实现可靠性）与硬件失效（装置本身可靠性）的不同状态划分，建立直流线路保护系统的Markov模型，通过评估各驻留状态的后果与概率，建立直流线路保护的风险评估计算方法。结合具体算例，分析保护配置对线路保护风险的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 直流输电技术发展现状

1．2．2 直流可靠性研究现状

1．2．3 直流保护可靠性评估现状

1．3 论文主要工作

第二章 高压直流线路行波保护

2．1 引言

2．2 直流线路上的行波保护的适应性分析

2．2．1 传统保护不适用

2．2．2 行波保护在直流系统的优势

2．3 目前所用行波保护

2．3．1 电压行波保护

2．3．2 极行波保护

2．4 本章小结

第三章 高压直流线路行波保护的拒动概率

3．1 引言

3．2 影响行波保护可靠性的因素

3．2．1 阈值的确定

3．2．2 采样频率

3．2．3 量测误差

3．3 行波保护的拒动概率计算

3．3．1 判据的概率表现形式

3．3．2 某一故障位置的保护拒动概率

3．3．3 行波保护的拒动概率

3．4 算例分析

3．4．1 不同故障位置的拒动概率

3．4．2 行波保护的拒动概率

3．5 本章小结

第四章 高压直流线路行波保护的误动概率

4．1 引言

4．2 雷击过电压引起的保护误动概率计算

4．2．1 工程判据的概率表现形式

4．2．2 固定雷击方式下的误动概率

4．2．3 发生雷击时的保护误动概率

4．3 算例分析

4．3．1 固定雷击方式下的误动概率

4．3．2 雷击引起的保护误动概率

4．4 区外扰动对保护的影响

4．5 本章小结

第五章 直流线路保护风险评估

5．1 引言

5．2 直流线路保护风险的定义

5．3 系统状态划分与Markov模型

5．3．1 系统状态划分

5．3．2 Markov模型

5．4 风险的计算

5．5 算例分析

5．6 本章小结

第六章 结论

6．1 研究工作总结

6．2 不足和展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢