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超（特）高压输电线路保护原理与技术的研究

作　者: 沈冰
导　师: 何奔腾
学　校: 浙江大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 电力系统继电保护距离保护电流差动保护自适应保护数据同步超高压输电线路特高压输电线路
分类号: TM773
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
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引　用: 9次
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内容摘要

超高压和特高压线路对于提高整个电网的安全稳定运行水平和经济效益至关重要，同时也对继电保护提出了很高的要求。针对目前超高压和特高压线路保护中存在的问题，论文在以下几个方面展开了深入的研究与探讨：论文以理论推导为基本的研究方法，讨论了不同系统参数条件下阻抗轨迹的特点，从区外故障时防止超越、区内故障耐受过渡电阻以及出口故障时方向判别等方面分析了阻抗轨迹对常用距离继电器的影响，为进一步提高距离继电器的性能奠定了理论基础。常规的四边形距离继电器由于采用了电抗继电器作为测量距离的元件，在区外故障时容易造成保护稳态超越。针对这个问题，论文提出了一种基于阻抗轨迹估计的自适应继电器，该继电器根据故障前的系统参数自适应调整动作特性。理论分析和计算机仿真证明，该继电器能够防止区外故障时保护发生稳态超越，并且在区内故障时具有较高的耐受过渡电阻能力。在母线的分支支路(例如降压变压器及其低压侧)发生金属性故障时，按照目前的分析方法，该支路阻抗(接近纯电抗)也应该当作‘过渡电阻’来处理，所以其更确切的名称应该为‘过渡阻抗’。过渡阻抗为复数时，对保护的影响以前从未引起人们的注意。论文对反向经母线的分支支路故障引起四边形继电器误动的情况进行了分析，并在此基础上提出了一种适用于四边形方向距离继电器的自适应方向元件。线路电流差动保护由于受到分布电容的影响，在被保护线路未发生故障时仍然存在不平衡差流。不平衡差流不仅受到线路结构的影响还受到电容电流补偿算法以及滤波算法的影响。论文以晋东南—南阳—荆门1000kV特高压示范工程为背景，针对不同滤波算法和补偿算法对不平衡差流的影响进行了研究。常用的电容电流补偿算法尽管能够较好的降低暂态不平衡差流，提高保护的灵敏度，但是由于引入电压量、依赖线路参数、计算量大、对通信要求高等因素的影响，其应用受到限制。针对这个问题，论文提出了一种自适应电流差动保护判据，该判据通过实时评估差流信号中的噪声水平，自适应的调整动作门槛，从而达到提高保护灵敏度的目的。线路两端装置的数据同步是线路电流差动保护的一个非常重要的技术环节，也是影响保护性能的重要因素。论文通过引入保护装置“时钟差”的概念，以基于数据通道的方法为基础，参考向量法作辅助，提出了一种新的数据同步方法。该方法不但能够适应通道延时不一致的情况，而且对于光纤通道收发、中继等转换装置受到故障电流引起的电磁干扰的影响，造成通信短时故障的情况，在通信恢复后不进行重新对时，直接投入保护，防止保护由于进入对时程序而引起拒动。

全文目录

摘要  2-4
Abstract  4-9
绪论  9-15
  0.1 课题的背景与意义  9-11
  0.2 课题研究现状  11-13
  0.3 论文的主要工作  13-15
第1章距离继电器阻抗轨迹的研究  15-39
  1.1 距离继电器的基本工作原理  15-16
  1.2 常用的距离继电器特性  16-20
    1.2.1 可变姆欧继电器  17-19
    1.2.2 四边形继电器  19-20
  1.3 距离继电器测量阻抗和方向阻抗轨迹的推导及其性质  20-32
    1.3.1 圆的反演的相关知识  20-21
    1.3.2 测量阻抗的推导及其轨迹性质  21-28
    1.3.3 方向阻抗的推导及其轨迹的性质  28-32
    1.3.4 分支线路故障时的阻抗轨迹  32
  1.4 阻抗轨迹对四边形继电器的影响分析  32-37
    1.4.1 阻抗轨迹对电抗线的影响分析  33
    1.4.2 阻抗轨迹对电阻线的影响分析  33
    1.4.3 阻抗轨迹对方向线的影响分析  33-37
  1.5 可变姆欧继电器故障时的动作分析  37-38
    1.5.1 线路正向故障  37
    1.5.2 反向出口故障  37-38
  1.6 结论  38-39
第2章基于阻抗轨迹估计的自适应距离继电器  39-52
  2.1 常规四边形距离继电器存在的问题  39-41
  2.2 自适应电抗元件的基本原理  41-44
    2.2.1 折线特性的自适应电抗元件  41-43
    2.2.2 圆弧特性的自适应电抗元件  43-44
  2.3 ρ和θ的实时估算方法  44-45
  2.4 自适应距离继电器的实施方案  45-46
  2.5 计算机仿真算例  46-51
  2.6 结论  51-52
第3章新型自适应方向阻抗继电器的研究  52-63
  3.1 反向分支支路故障时四边形方向距离继电器的动作分析  52-56
  3.2 自适应方向元件的基本原理  56-58
  3.3 自适应方向元件的实施方案  58-60
  3.4 仿真计算  60-61
  3.5 自适应四边形方向距离继电器总体方案  61-62
  3.6 结论  62-63
第4章特高压线路电流差动保护的算法研究  63-88
  4.1 电流差动保护的基本原理  63-64
  4.2 仿真模型  64-67
    4.2.1 线路参数  65
    4.2.2 高压电抗器参数  65-66
    4.2.3 变压器参数  66-67
    4.2.4 等值系统参数  67
  4.3 差动继电器的不平衡差流  67-72
    4.3.1 稳态不平衡差流  67-69
    4.3.2 暂态不平衡差流  69-72
  4.4 滤波算法对暂态不平衡差流的影响  72-76
    4.4.1 最小二乘法简介  72-74
    4.4.2 空载合闸时滤波算法对暂态差流的影响  74-75
    4.4.3 区外故障时滤波算法对暂态差流的影响  75-76
  4.5 滤波算法对不平衡差流补偿算法的影响  76-84
    4.5.1 滤波算法对稳态补偿的影响  76-78
    4.5.2 滤波算法对暂态补偿的影响  78-84
  4.6 区内故障时滤波算法动作速度的比较  84-86
    4.6.1 不补偿时算法窗长对差动保护动作速度的影响  85
    4.6.2 经过暂态补偿时算法窗长对差动保护动作速度的影响  85-86
  4.7 结论  86-88
第5章基于暂态噪声评估的电流差动继电器  88-101
  5.1 线路空载合闸以及故障时差流信号的特点  89-93
  5.2 信号噪声水平的概念以及算法  93-96
  5.3 基于暂态噪声评估的电流门槛的提出  96-98
  5.4 仿真计算  98-100
  5.5 结论  100-101
第6章基于时钟差的线路电流差动保护数据同步方法  101-114
  6.1 基于数据通道的数据同步技术  101-106
  6.2 基于时钟差的数据同步方法  106-108
  6.3 初始对时  108-110
  6.4 通道故障的恢复  110-111
  6.5 总体方案  111-113
  6.6 结论  113-114
第7章主要结论  114-117
参考文献  117-125
作者攻读博士期间完成的论文  125-127
致谢  127

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