以变电站为基本单元的广域后备保护系统

摘要

继电保护作为保护电力系统安全稳定运行的第一道防线，不仅需要快速、准确、可靠地切除故障，同时还需保证系统在受到扰动时仍可稳定运行。但是电网架构日趋复杂，而传统保护采集的信息仅来自于本地测量，对整个系统缺乏全局性协调，实际运行中暴露出很多问题。然而计算机与通信技术的发展，为全局观测提供可能，广域保护的理论应运而生。
　　 本文首先介绍了目前广泛使用的几种线路后备保护的基本原理，并对影响方向保护和距离保护动作性能的因素进行了详细讨论。根据广域保护系统的发展背景与研究现状，提出一种以变电站为基本单元的广域后备保护系统。该系统与传统的主保护和后备保护相配合，共同承担保护电网的责任。
　　 根据相量测量单元(PMU)在广域系统中的广泛应用，提出一种基于故障电流分量的故障定位算法。该算法将线路两端实测故障电流序分量之和作为动作电流，利用线路两端故障电压分量的测量值计算出故障虚拟序电流作为制动电流，通过比较动作电流与制动电流两者比值的大小作为保护动作判据，从而进行广域范围内故障线路的识别。该算法理论上不受过渡电阻与负荷的影响，可准确识别故障线路;而在外部故障或潮流转移情况下保护可靠不误动。通过仿真验证，该算法具有较好的可靠性和灵敏性。
　　 由于基于同步相量测量系统的广域保护算法对采样同步性要求很高，一旦信息采集不同步，算法的准确性将受到很大影响。所以本文又提出了一种基于联合信息的区域有主式后备保护算法。该算法采用区域内保护元件的动作逻辑信息作为故障线路识别的基础，通过动作信息与预存于决策中心的关联矩阵进行计算对故障线路进行识别。该算法原理简单，逻辑易实现，简化了距离保护的整定规则，采用信息量较少，仅需要搜集区域内各个线路保护的动作信息。通过算例分析可知，该算法可较好地克服电力系统继电保护中常见的N-1问题，具有较好的容错性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 高压输电线路保护的特殊问题

1．3 广域保护的提出与国内外研究现状

1．3．1 广域保护的提出

1．3．2 广域后备保护的意义

1．3．3 广域保护国内外研究现状

1．4 论文主要工作

第2章 传统后备保护动作原理及影响因素分析

2．1 引言

2．2 传统后备保护的影响因素

2．2．1 方向元件及影响其动作因素

2．2．2 距离保护及影响其动作因素

2．3 本章小结

第3章 以变电站为基本单元的广域后备保护系统

3．1 引言

3．2 广域后备保护系统构成机制

3．3 以变电站为基本单元的广域后备保护系统

3．3．1 广域后备系统结构

3．3．2 广域后备保护系统中的配合问题

3．4 本章小结

第4章 基于故障电流分量的故障定位算法

4．1 引言

4．2 纵联电流差动保护

4．3 基于故障电流分量的故障定位算法

4．3．1 基本原理

4．3．2 算法流程

4．3．3 故障识别算法性能分析

4．3．4 动作电流比值Kset的说明

4．4 仿真验证

4．4．1 线路发生故障仿真结果

4．4．2 高阻故障仿真结果

4．4．3 非全相运行

4．4．4 空载运行发生故障

4．5 本章小结

第5章 基于联合信息的区域有主式后备保护算法

5．1 引言

5．2 传统线路保护的局限性

5．3 基于线路联合后备保护信息的故障判别算法

5．3．1 保护元件的说明

5．3．2 距离保护范围的整定

5．3．3 关联矩阵与动作因子的形成

5．3．4 故障线路识别

5．4 算例分析

5．4．1 正常情况性能分析

5．4．2 算法容错性分析

5．4．3 其他影响因素分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 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