过渡电阻对柔直近端交流线路距离保护的影响研究
发布时间：2020-05-25 03:48
【摘要】：柔性直流输电(简称为柔直)系统在近端交流系统发生故障时一般具备故障穿越能力,会在故障后的一段时间内向交流系统提供一定的短路电流;且其提供的短路电流特性受柔直控制系统的影响,与传统交流元件所提供短路电流的特性有所不同;因此,柔直近端交流线路距离保护受过渡电阻的影响与传统交流线路的情况存在差异。学者对传统交流线路保护受过渡电阻的影响已有较为深入的研究,而对柔直近端交流线路保护受过渡电阻影响的研究还较为缺乏。基于此,本文将研究过渡电阻对柔直近端交流线路距离保护的影响。对柔直系统的外特性进行了深入研究。对柔直系统拓扑结构、数学模型、控制系统及保护配置等进行了总结;对不同位置处发生故障时柔直系统的外特性进行了研究,确定了柔直系统在内部最严重故障情况下对外呈现对称三相电阻特性,在交流系统故障情况下对外呈现幅值受限的电流源特性。研究了过渡电阻对柔直近端交流线路相间距离保护的影响。介绍了距离保护的基本原理和阻抗继电器的动作特性;以两相相间短路为例,推导了带过渡电阻故障时相间距离保护测量阻抗的表达式,理论分析了过渡电阻对柔直近端交流线路相间距离保护的影响。针对实际柔直工程的电磁暂态模型仿真验证了理论分析的正确性。研究了过渡电阻对柔直近端交流线路接地距离保护的影响。针对单相和两相接地短路,推导了带过渡电阻故障时接地距离保护测量阻抗的表达式,理论分析了过渡电阻对柔直近端交流线路接地距离保护的影响。针对实际柔直工程的电磁暂态模型仿真验证了理论分析的正确性。提出了基于电流比值的柔直近端交流线路保护原理。分析了电流差动原理在应用于柔直近端交流线路带过渡电阻故障时存在的不足;提出了基于电流比值的柔直近端交流线路保护原理,分析了不同故障类型下保护的抗过渡电阻能力。仿真验证了该保护的有效性。
【图文】：
对于图 3-2 所示线路，取一组参数进行计算。设故障线路左侧等效电源s1=525kV，，Zs1=35∠86°Ω，故障线路右侧等效电源s2=525∠-21°kV， Zs2=35∠86°Ω，障线路为线路 MN，阻抗取 ZMN=(0.02+0.279j) 118Ω，设系统中各元件正序阻抗序阻抗相等。当线路 MN 中某点发生短路故障时，设故障点到 M 端和 N 端的阻别为 ZM和 ZN。设故障类型为经过渡电阻 Rf的两相短路故障。计算可得：1 2 1 2 1 2a(1)1 2 1 2 1 22 1 2 1 1 2a(1)1 2 1 2( ) ( )( ( ) ( ))( )( ) ( )( ( ) ( ))( ) ( )( ( ) ( ))( )( ) ( )( (S N S s s f M S N SMM S N s MN S S f M S N SS M S s s f M S N SNM S N s MN S S f M SE Z Z E E R Z Z Z ZIZ Z Z Z Z Z Z R Z Z Z ZE Z Z E E R Z Z Z ZIZ Z Z Z Z Z Z R Z Z ∥∥∥1 2) ( ))N SZ Z ∥(3-1''a(1) 2 1 2 1 1 2'a(1) 1 2 1 2 1 2( ) ( )( ( ) ( ))( ) ( )( ( ) ( ))S M S s s f M S N SS N S s s f M S N SI E Z Z E E R Z Z Z ZI E Z Z E E R Z Z Z Z ∥∥(3-1可以得到测量阻抗随过渡电阻的变化如图 3-3 所示。
2）当 Rf逐渐增大时，1 10 2 增大到01 1为 0-sin ,1。若f 1R 2x， 1 1 1 1 1M cos sin M15，Xm是幅值很大的正数（可能超过下一级线路阻抗值）。当 Rf继续增加时，Xm将大于1M 15。3.3.3 过渡电阻对柔直近端交流线路相间距离保护的影响通过上述分析可得，当过渡电阻 Rf很小时（约为 0），测量阻抗与实际短路阻抗值差别很小，测量阻抗将落于第一象限的保护动作区域内部，此时相间距离保护可以正确动作。当过渡电阻 Rf较大时（如大于12x ），测量电阻将变为较大的负值，测阻抗落于第二象限，在保护动作区域之外，造成本线路距离保护 I 段以及相邻线路距离保护 II 段拒动。针对某柔直系统进行精确计算，额定功率 1044MW, idlim=0.8455pu，iqlim=-0.45psE 525 0 kV ，φ0=-28.2°，x1=x2=20.47Ω，x0=47.08Ω，xM=xN=10.09Ω。150200Rm随R变化曲线1801随R变化曲线
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM773
【图文】：
对于图 3-2 所示线路，取一组参数进行计算。设故障线路左侧等效电源s1=525kV，，Zs1=35∠86°Ω，故障线路右侧等效电源s2=525∠-21°kV， Zs2=35∠86°Ω，障线路为线路 MN，阻抗取 ZMN=(0.02+0.279j) 118Ω，设系统中各元件正序阻抗序阻抗相等。当线路 MN 中某点发生短路故障时，设故障点到 M 端和 N 端的阻别为 ZM和 ZN。设故障类型为经过渡电阻 Rf的两相短路故障。计算可得：1 2 1 2 1 2a(1)1 2 1 2 1 22 1 2 1 1 2a(1)1 2 1 2( ) ( )( ( ) ( ))( )( ) ( )( ( ) ( ))( ) ( )( ( ) ( ))( )( ) ( )( (S N S s s f M S N SMM S N s MN S S f M S N SS M S s s f M S N SNM S N s MN S S f M SE Z Z E E R Z Z Z ZIZ Z Z Z Z Z Z R Z Z Z ZE Z Z E E R Z Z Z ZIZ Z Z Z Z Z Z R Z Z ∥∥∥1 2) ( ))N SZ Z ∥(3-1''a(1) 2 1 2 1 1 2'a(1) 1 2 1 2 1 2( ) ( )( ( ) ( ))( ) ( )( ( ) ( ))S M S s s f M S N SS N S s s f M S N SI E Z Z E E R Z Z Z ZI E Z Z E E R Z Z Z Z ∥∥(3-1可以得到测量阻抗随过渡电阻的变化如图 3-3 所示。
2）当 Rf逐渐增大时，1 10 2 增大到01 1为 0-sin ,1。若f 1R 2x， 1 1 1 1 1M cos sin M15，Xm是幅值很大的正数（可能超过下一级线路阻抗值）。当 Rf继续增加时，Xm将大于1M 15。3.3.3 过渡电阻对柔直近端交流线路相间距离保护的影响通过上述分析可得，当过渡电阻 Rf很小时（约为 0），测量阻抗与实际短路阻抗值差别很小，测量阻抗将落于第一象限的保护动作区域内部，此时相间距离保护可以正确动作。当过渡电阻 Rf较大时（如大于12x ），测量电阻将变为较大的负值，测阻抗落于第二象限，在保护动作区域之外，造成本线路距离保护 I 段以及相邻线路距离保护 II 段拒动。针对某柔直系统进行精确计算，额定功率 1044MW, idlim=0.8455pu，iqlim=-0.45psE 525 0 kV ，φ0=-28.2°，x1=x2=20.47Ω，x0=47.08Ω，xM=xN=10.09Ω。150200Rm随R变化曲线1801随R变化曲线
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM773
【参考文献】
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本文编号：2679516
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