特高壓輸電線路繼電保護問題研究.pdf

1、為了滿足未來持續(xù)增長的電力需求，提高我國能源開發(fā)和利用效率，國家電網公司提出了加快建設由百萬伏級交流和正負800千伏級直流系統構成的特高壓電網的發(fā)展目標。2009年初，我國第一條1000kV晉東南－南陽－荊門特高壓交流試驗示范工程建成投運，標志著我國在遠距離、大容量、低損耗的特高壓核心技術和設備國產化上取得了重大突破，對保障國家能源安全和電力可靠供應具有非常重要的意義。
　　 特高壓長距離輸電線路具有輸送功率大、波阻抗小、分布電

2、容大等特點，線路上的分布電容電流會達到很高的水平，這將導致繼電保護裝置在某些情況下拒動、靈敏度下降等問題。解決這個問題可以采取兩種措施：其一是采用電容電流補償的方法來消除影響；另外就是采用受電容電流影響小或甚至不受電容電流影響的保護新原理、新判據和新算法。論文以解決電容電流對保護裝置的影響作為核心內容展開深入研究，在對特高壓試驗示范工程進行暫態(tài)特性仿真分析的基礎上，提出了基于Marti模型的特高壓輸電線路電流差動保護的新思路，有效地克服

3、了分布電容電流的影響，提高了保護裝置的可靠性和靈敏度。對于裝設有并聯電抗器的線路，提出了一種時域計算電抗器電流的方法，利用隱式梯形積分法與后退歐拉法相結合的處理方式，來獲得穩(wěn)定又精確的數值解。同時將基于Marti模型的電流差動保護原理應用于我國皖電東送特高壓雙回輸電線路這一典型工程，最后提出了基于線路分布參數的同桿雙回特高壓輸電線路電容電流補償方法，獲得了一些重要的研究成果。論文所做的工作主要包括以下幾個方面：
　　 (1)根據

4、我國特高壓試驗示范工程的原始條件精確地計算線路參數，對短路故障及斷路器操作過程中出現的各種暫態(tài)分量的特性進行仿真分析，為后續(xù)工作奠定了基礎。
　　 (2)提出了基于Marti模型的特高壓輸電線路電流差動保護原理，該原理既不受電容電流影響，又考慮了線路參數的頻變特性，使計算結果更加精確，并且配合簡單實用的保護判據，給出了動作電流的表達式。仿真計算表明該保護原理動作準確、可靠，同時具有較高的靈敏度及允許過渡電阻的能力。
　　

5、 (3)提出了基于Marti模型的電流差動保護原理應用于裝有并聯電抗器的特高壓線路時的處理方法，該方法在時域中求取并聯電抗器的電流，在一般時刻采用隱式梯形積分法計算，而在網絡突變時刻采用后退歐拉法進行處理，這樣既保證了暫態(tài)過程的精確度又能夠消除數值振蕩。
　　 (4)以我國淮南－皖南(皖電東送)特高壓同桿雙回輸電工程為背景，建立了雙回線路的數學模型，計算了線路參數，對發(fā)生短路故障，特別是跨線故障時的暫態(tài)特性進行仿真，分析其對繼電

6、保護造成的影響。
　　 (5)為了將基于Marti模型的電流差動保護原理應用于特高壓雙回線路，擴展了相模變換矩陣，將整個雙回線作為一個統一的保護對象，給出了保護的工作過程，仿真結果驗證了該保護原理應用于雙回線的正確性。
　　 (6)特高壓雙回線發(fā)生故障時，與故障相同名異線的非故障相動作電流畸變嚴重，使用傳統的半波傅氏算法無法獲得滿意的效果。針對這一問題，本文采用一種改進的半波傅氏算法進行濾波，既滿足保護快速性的要求，又能

7、夠得到較高的精度。
　　 (7)提出了同桿雙回特高壓輸電線路電容電流補償方法，該方法建立在具有分布參數特性的輸電線路模型的基礎上，對于電流的瞬時采樣值按模量進行補償計算，能夠有效地補償暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)電流，且計算工作量小，不要求較高的采樣頻率，實用化程度高。
　　 上述研究工作及成果表明，本文提出的基于Marti模型的電流差動保護新原理并使之應用于特高壓單回和雙回輸電線路中，能夠較好地解決傳統保護應用于特高壓線路時帶來的問題，