柔性直流輸電線路繼電保護原理研究.pdf

1、柔性直流輸電技術(shù)從上世紀(jì)末期被提出以來，已經(jīng)經(jīng)歷了二十多年的發(fā)展歷程，其相關(guān)的理論研究不斷完善，相應(yīng)的技術(shù)也被不斷應(yīng)用到工程實踐當(dāng)中，柔性直流輸電技術(shù)成為了近些年來電力領(lǐng)域的一個重要的研究與發(fā)展方向。隨著柔性直流輸電技術(shù)的發(fā)展，其電壓等級與短路容量不斷提高，對輸電線路保護的動作性能提出了更高的要求。研究VSC-HVDC輸電線路繼電保護原理對于提升柔性直流輸電的安全性、保證該系統(tǒng)的可靠運行存在非常重要的意義。
　　然而目前關(guān)于柔性直

2、流輸電技術(shù)的研究，大多聚焦在運行控制等相關(guān)的領(lǐng)域，涉及線路保護的研究較少。另外，在已經(jīng)投入運行的柔性直流輸電工程中，用到的線路保護原理，還是借用已經(jīng)較為成熟的傳統(tǒng)高壓直流輸電的保護原理，保護沒有針對性，沒有考慮柔性直流系統(tǒng)自身的結(jié)構(gòu)及控制特點，不能滿足VSC-HVDC系統(tǒng)要求。
　　本文以促進柔性直流輸電技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用為出發(fā)點，以研究和探索性能優(yōu)越、更適合柔性直流輸電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點的直流線路保護為目標(biāo)，深入研究了柔性直流輸電系

3、統(tǒng)故障時的暫態(tài)波過程，分析了柔性直流系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)特點對故障暫態(tài)波過程的影響;提出了一種基于行波能量比值閉鎖的VSC-HVDC線路差動保護，并通過仿真算例驗證了該保護動作的可靠性;提出了一種基于故障前、反行波初始波頭時差的VSC-HVDC縱聯(lián)方向保護，并給出保護的實施方案和動作門檻的整定方法，并通過具體的仿真實例對保護原理的性能進行了驗證。本文具體的研究內(nèi)容可以概括為如下幾部分:
　　1、研究了柔性直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點和系統(tǒng)故障時

4、的暫態(tài)波過程。本文研究了柔性直流輸電系統(tǒng)的主要構(gòu)成，總結(jié)了柔性直流輸電系統(tǒng)的常見故障類型，分析了故障行波的產(chǎn)生機理、傳播過程、折反射特征，研究了輸電線參數(shù)模量變換的相關(guān)理論。
　　2、以行波差動保護為研究對象，研究了造成不平衡差流的主要因素以及不平衡差流對行波差動保護的影響;分析了在柔性直流線路區(qū)外發(fā)生嚴(yán)重故障時，行波差動保護由于受到故障引起的不平衡差流的影響，可能會發(fā)生行誤動作的問題;通過對柔性直流輸電系統(tǒng)的故障行波暫態(tài)特征的分

5、析，發(fā)現(xiàn)線路區(qū)外故障時電流行波的能量遠(yuǎn)高于行波差流的能量值，而區(qū)內(nèi)故障時差動電流與行波電流的能量級相近，根據(jù)這一特征，提出了一種基于行波能量比值閉鎖的行波差動保護方案。該保護原理能夠明確區(qū)分區(qū)外嚴(yán)重故障和直流線路高阻接地故障，克服了區(qū)外嚴(yán)重故障引起的不平衡差流對行波差動保護的影響;參照實際柔性直流輸電工程，本文建立PSCAD故障仿真算例驗證了該保護的可靠性。
　　3、通過分析故障行波在VSC-HVDC系統(tǒng)直流電容處的折反射特征，提