基于光学电流互感器的新型线路差动保护研究

发布时间：2017-09-14 21:27

  本文关键词：基于光学电流互感器的新型线路差动保护研究

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【摘要】：作为输电线路主保护,传统的电流差动保护存在两大隐患:电磁式电流互感器暂态特性引起的可靠性低问题和工频量保护引起的速动性差问题。随着我国对超高压、大容量输电线路的建设,更加暴露了传统差动保护的问题,对一种快速、准确保护提出了迫切的需求,但受到电磁式电流互感器原理及工频量保护算法原理的限制,现有的方法难以根本解决。针对上述问题,本课题提出采用光学电流互感器,研究新型全波形(全电流)、瞬时值的差动保护方案。首先,研究了各种原理电流互感器暂态特性及对继电保护的影响,采用光学电流互感器取代传统电磁式互感器,提高保护可靠性。研究结果表明:电磁式电流互感器铁芯饱和问题,易引起区外故障保护的误动,降低了可靠性;光学电流互感器无磁饱和问题,且能够测量非周期直流分量,性能较优,为解决可靠性差的问题奠定了理论基础。其次,提出了一种能量法差动保护算法,提高了保护速动性。能量法差动保护算法基于全电流、瞬时值,充分利用了故障电流全波形信息,可实现快速动作。针对能量法保护算法,以“保证区外故障不误动前提下,优化提高保护速动性”为整定原则,通过整定计算和校验的手段,确定制动系数K及积分时间窗?t的取值。研究结果表明:采用该新型保护算法,可在故障发生后四分之一周期内启动保护,可以有效地提高保护速动性。最后,提出了一种浮动制动量保护算法,进一步提高区内轻载工况故障灵敏性。通过将能量法与浮动制动量保护算法优化组合,提出一种优化配置方案。仿真研究结果表明:区外故障时,全波形差动保护具有良好的选择性,不误动能力强;区内故障时,全波形差动保护具有良好的灵敏性与速动性,证明了全波形保护算法的正确性与可靠性。全波形差动保护是一种新型的快速、准确保护方式,可有效提高线路差动保护的可靠性与速动性,为输电线路保护提供了新的解决方案,对于增强高电压、大容量电网的安全水平具有积极的作用。
【关键词】：输电线路 电流差动保护 光学电流互感器 全波形 能量法保护算法 浮动制动量保护算法
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM452;TM773
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-19
• 1.1 课题来源及研究的背景与意义9-11
• 1.1.1 课题来源9
• 1.1.2 课题研究的背景和意义9-11
• 1.2 课题必要性与可行性分析11-16
• 1.2.1 目前存在的问题11-15
• 1.2.2 可行性分析15-16
• 1.3 线路电流差动保护现状与发展16-18
• 1.3.1 国外研究发展现状16
• 1.3.2 国内研究发展现状16-17
• 1.3.3 国内外文献综述的简析17-18
• 1.4 主要研究内容18-19
• 第2章 电流互感器传变特性及线路差动保护分析19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 电流互感器传变特性分析19-23
• 2.2.1 电磁式电流互感器19-21
• 2.2.2 光学电流互感器21
• 2.2.3 Rogowski线圈电子式电流互感器21-22
• 2.2.4 互感器传变特性理论对比分析22-23
• 2.3 传统差动保护原理及算法分析23-28
• 2.3.1 电流差动保护基本原理24-25
• 2.3.2 不带制动特性的差动保护25-26
• 2.3.3 带有制动特性的差动保护26-27
• 2.3.4 常规电流差动保护判据的构成分析27-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第3章 基于全电流的线路差动保护算法研究30-47
• 3.1 引言30
• 3.2 全电流差动保护及其基本原理30-32
• 3.3 全波形积分式保护判据32-33
• 3.4 保护判据参数整定分析33-40
• 3.4.1 数据时间窗?t整定分析34-38
• 3.4.2 制动系数K整定分析38-40
• 3.5 保护判据参数校验分析40-45
• 3.5.1 数据时间窗?t校验分析40-44
• 3.5.2 制动系数K校验分析44-45
• 3.6 本章小结45-47
• 第4章 浮动制动量差动保护算法研究47-55
• 4.1 引言47
• 4.2 负荷电流对差动保护影响分析47-49
• 4.3 浮动制动量保护判据49-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第5章 全波形差动保护性能分析55-63
• 5.1 引言55
• 5.2 案例分析55-62
• 5.2.1 Simulink仿真建模55-56
• 5.2.2 区外故障性能分析56-57
• 5.2.3 区内故障性能分析57-62
• 5.3 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果68-70
• 致谢70

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本文编号：852440