输电线路快速距离保护研究

发布时间：2017-12-02 10:01

  本文关键词：输电线路快速距离保护研究

  更多相关文章： 输电线路 等传变距离保护 选相 双馈风机 风电场送出线 方向元件

【摘要】：距离保护在高压、超高压和特高压系统中应用广泛,提高距离保护性能对保障电力系统安全稳定具有重要意义。超、特高压输电线路电容式电压互感器(CVT)暂态过程、大型风电场接入电力系统带来的复杂故障特性等因素致使实现距离保护的快速可靠动作面临了一系列新的问题。输电线路等传变距离保护算法可以克服CVT暂态特性的影响,其快速、准确的测距性能对故障选相的速度提出了更高的要求。基于等传变距离保护算法,根据不同的故障类型可建立单相、相间故障对应的6种输电线路微分方程组。分析了故障类型与求解线路微分方程组最小二乘拟合误差的相互关系,与故障类型一致的微分方程组的最小二乘拟合误差较小,而其它微分方程组将出现较大的最小二乘拟合误差。提出了检测不同类型故障下求解微分方程组最小二乘拟合误差相对大小的选相方法。仿真计算表明,该方法可实现快速选相,典型选相速度为5~6ms,不受故障位置及过渡电阻的影响,且适用于弱电源系统,可靠性高。风电系统复杂的故障暂态特性对传统工频量距离保护的动作性能造成了严重影响,亟需研究适用于风电场送出线的快速距离保护算法。建立了大型双馈风电场接入电网的PSCAD/EMTDC等值模型,具备低电压穿越(LVRT)能力的双馈风电场送出发生故障后,故障电压、电流产生了大量谐波,且撬棒保护(crowbar)的投入使得风电场侧保护测得的故障电压与故障电流主要频率分量不一致,故障电流主频率为故障前风机转子转速频率。基于等传变理论,提出了适用于双馈风电场送出线的快速距离保护算法,包括故障点电压重构、低通滤波处理、求解线路微分方程等三个主要环节。仿真结果表明,送出线不同位置处发生不同类型故障时,等传变距离保护算法均可以克服风电场故障电压、电流暂态特性的影响,实现快速、准确测距,其性能显著优于传统的傅氏算法。采用正序电压极化的传统相间距离继电器在双馈风电场送出线发生三相故障时将失去准确判断故障方向的能力,因此需研究新型的方向元件。分析了传统方向元件的动作特性,双馈风电场送出线发生三相故障时,若保护测量的短路电流是由系统侧提供的,那么传统方向元件均可以正确动作,反之,若保护测量的短路电流是由风机侧提供的,那么传统方向元件将不能获得正确、稳定的判断结果。在此基础上提出了适用于风电场送出线的方向元件新判据,系统侧保护采用正方向判据,风机侧保护采用反方向判据,通过延时确认故障的方向。仿真结果表明,采用方向元件新判据后,在送出线不同位置发生三相故障时,线路两侧的保护均能实现故障方向的正确判断,出口时间为30ms。此外,对全文所做工作进行了总结,并指明了下一步研究的深入和改进方向。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM773

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本文编号：1244486