串補(bǔ)和同塔多回線路繼電保護(hù)及相關(guān)問題研究.pdf

1、當(dāng)今世界，化石能源的大量開發(fā)使用，帶來資源緊張、環(huán)境污染、氣候變化三大挑戰(zhàn)。為此，推動能源革命、促進(jìn)節(jié)能減排、應(yīng)對氣候變化對實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展具有重大而深遠(yuǎn)的影響。構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)是優(yōu)化全球資源配置，推動清潔能源利用的重要平臺?，F(xiàn)代高壓電網(wǎng)作為全球能源互聯(lián)網(wǎng)的重要組成，保障其安全、穩(wěn)定運(yùn)行，對保障國家能源安全，推動全球能源進(jìn)步有著至關(guān)重要的意義。特高壓、超高壓輸電是現(xiàn)代高壓電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)。采用串聯(lián)補(bǔ)償或同塔多回有利于進(jìn)一步提

2、高特高壓、超高壓電網(wǎng)的輸送能力，充分利用輸電走廊，節(jié)省輸電線路投資，對充分發(fā)揮特高壓、超高壓電網(wǎng)在能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的作用具有重要意義。為提高現(xiàn)代高壓電網(wǎng)輸電的安全性和穩(wěn)定性，本文針對在串聯(lián)補(bǔ)償和同塔多回輸電繼電保護(hù)中存在的關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析。論文所做的研究工作主要包括以下幾個方面:
　　(1)提出了一種同塔四回分別完全換位線路容性潛供電流的補(bǔ)償方法。首先對四回線路的對地電容、相間電容、線間電容各自的平均值通過變換矩陣轉(zhuǎn)換為序分量;

3、然后將補(bǔ)償方案的電抗轉(zhuǎn)化為序分量下的表達(dá)式，并將序分量下的電抗表達(dá)成與正序電容、相間電容、線間互容對應(yīng)的形式;最后根據(jù)需要的補(bǔ)償度，計算補(bǔ)償電抗的大小。同時，對于檢修狀態(tài)下需要的中性點(diǎn)電抗也設(shè)計了優(yōu)化方案。仿真驗(yàn)證表明，本補(bǔ)償方案可以有效降低同塔四回線路單相接地故障和四回線路間同名相以及非同名相跨線復(fù)雜故障中的潛供電流和恢復(fù)電壓。
　　(2)提出了一種基于最佳等效零序互感補(bǔ)償系數(shù)和單端單回線電氣量的同塔四回線路距離保護(hù)新算法。首先

4、，通過推導(dǎo)各回線路零序電流和零序阻抗的關(guān)系，得出用故障回路零序電流計算非故障回路零序電流的方法。然后，綜合考慮保護(hù)側(cè)系統(tǒng)各種運(yùn)行方式下的距離保護(hù)I段等效零序互感補(bǔ)償系數(shù)，選取距離保護(hù)I段需要的最佳等效零序互感補(bǔ)償系數(shù)。從而實(shí)現(xiàn)了基于最佳等效零序互感補(bǔ)償系數(shù)和單端單回線電氣量計算同塔四回單相接地故障距離的方法。本算法還考慮了系統(tǒng)存在停運(yùn)檢修線路時等效零序互感補(bǔ)償系數(shù)的修正方法。仿真驗(yàn)證表明本算法可以有效降低四回線路零序互感的影響，優(yōu)于傳統(tǒng)

5、距離保護(hù)算法。
　　(3)推導(dǎo)了一種適用于單回串聯(lián)補(bǔ)償線路的距離保護(hù)時域積分算法。根據(jù)故障電流的大小，串補(bǔ)電容可以歸納為三種工作狀態(tài):a）串補(bǔ)電容未被金屬氧化物電阻(MOV)和放電間隙(GAP)旁路;b）串補(bǔ)電容被MOV旁路而GAP未導(dǎo)通;c）串補(bǔ)電容和MOV被GAP旁路。根據(jù)串補(bǔ)電容的狀態(tài)特點(diǎn)與等值回路列寫故障回路時域方程。時域方程中未知數(shù)為故障回路等效電阻、故障回路電感、串補(bǔ)電容和串補(bǔ)電容起始電壓;已知參數(shù)為保護(hù)測量點(diǎn)電壓和電

6、流的瞬時值。時域方程在對時間進(jìn)行積分后求解。傳統(tǒng)的距離保護(hù)算法，如果假定了串補(bǔ)電容在故障期間的某種狀態(tài)，而串補(bǔ)電容并未按照假定的狀態(tài)動作，就會出現(xiàn)測距的不準(zhǔn)確。新算法將串補(bǔ)電容設(shè)置成未知數(shù)，無論串補(bǔ)電容處于何種工作狀態(tài)，都通過列寫方程組求解，無需事先確定串補(bǔ)電容的工作狀態(tài)。仿真驗(yàn)證表明，在單相接地故障和相間故障中，新算法在串補(bǔ)電容處于MOV/GAP未導(dǎo)通、MOV連續(xù)導(dǎo)通或GAP放電期間時，可以準(zhǔn)確計算出故障距離。
　　(4)推導(dǎo)了

7、一種適用于平行雙回串聯(lián)補(bǔ)償線路的距離保護(hù)時域積分算法。平行雙回線路還需要考慮兩回線路間零序互感的影響。因此，故障回路時域方程的未知數(shù)為故障回路等效電阻、故障回路電感、兩回線路間零序互感、串補(bǔ)電容、串補(bǔ)電容起始電壓，已知數(shù)為保護(hù)測量點(diǎn)電壓和電流的瞬時值。故障回路時域方程對時間積分并求解。仿真驗(yàn)證表明，新算法在串補(bǔ)電容處于MOV/GAP未導(dǎo)通、MOV連續(xù)導(dǎo)通或GAP放電期間時，可以準(zhǔn)確計算出故障距離，不受兩回零序互感的影響。
　　(5

8、)提出了一種適用于特高壓平行雙回線路高阻故障的距離保護(hù)算法。本算法首先對故障相的電壓、電流以及相鄰一回線路的零序電流進(jìn)行傅里葉變換，然后利用故障點(diǎn)故障電壓和故障電流同相位的特點(diǎn)，通過列寫關(guān)于正負(fù)序電流增量和故障點(diǎn)電壓實(shí)部與虛部比值的方程，求解故障距離。特高壓系統(tǒng)阻抗角角度很高，本算法在特高壓線路中有較好的仿真效果。仿真驗(yàn)證表明，該算法耐過渡電阻能力高，不受兩回線路互感和負(fù)荷的影響，而且也適用于平行雙回線路的一回檢修或者一端系統(tǒng)分裂運(yùn)行的