HVDC换相失败对交流保护的影响及对策

发布时间：2017-09-02 06:06

  本文关键词：HVDC换相失败对交流保护的影响及对策

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【摘要】：随着我国经济的蓬勃发展,电力作为先行行业,已进入快速发展时期。直流输电以其独有的经济技术优势,对我国电力工业的发展起着十分重要的作用,以华东电网、南方电网为典型的交直流互联电网也已逐步成型。换相失败是直流输电系统最为常见的故障之一,由于交直流系统之间存在紧密的电磁耦合关系以及直流系统自身特殊的运行和控制方式,使得交直流互联电网故障动态行为与纯交流不同,因此研究交直流互联环境下继电保护的动作性能具有重要意义。换相失败的快速准确检测对交直流互联系统的安全稳定运行至关重要。本文详细分析了换相失败期间直流电流的局部变化规律及原因。然后通过定义的数学形态学梯度检测直流电流,当检测到的形态梯度大于某一门槛值同时逆变侧直流电流变化率呈上升趋势时即认为发生了换相失败,该方法不仅能够检测换相失败,对故障特征与换相失败类似的逆变器自身故障同样适用。另外对由交流侧严重故障引发的换相失败而言,该方法同时兼具预测功能。交直流互联电网中直流系统等值工频变化量电流的暂态特性是分析直流馈入对交流继电保护影响的关键。本文通过详细的理论分析获得了不同程度交流故障情况下直流系统等值工频变化量电流的暂态特性。通过引入坐标平面描述等值工频变化量电流的相位变化情况,同时在坐标平面上可以确定其最大的变化范围,为进一步分析换相失败对交流继电保护的影响打下了坚实的基础。由于交直流互联系统换相失败时引起的电磁暂态过程与纯交流环境下不同,将会对电流差动保护带来一定影响。本文在获取直流系统换相失败时的等值工频电流与换流母线电压之间的关系曲线的基础上,理论推导了交直流互联系统中电流差动保护的表达式,并对与直流系统直接相连的输电线路的差动保护进行了详细的分析。分析结果表明,交直流互联运行环境下发生区内故障有可能引发差动保护的拒动,并进一步提出仅基于幅值来识别内部故障的应对策略。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了上述分析的正确性。距离保护是高压输电线路的典型配置之一。交直流互联系统运行带来的故障暂态过程变异,同样会对距离保护的动作特性产生影响。分析表明直流馈入对距离保护的影响主要在于直流电流作用于过渡电阻而引起的附加测量阻抗变化,同时指出在金属性故障条件下,相较于傅氏算法,R-L算法在阻抗测量上更为快速和稳定,能够很好地适应交直流互联系统。对传统交直流互联系统模型进行了分析,同时基于零序电流的分布情况对模型进行了改进。然后基于叠加原理,结合接地阻抗继电器的接线方式,详细分析了直流馈入作用于过渡电阻时对距离保护的影响,并提出了增加零序方向元件辅助判别的解决措施。最后,基于PSCAD/EMTDC的仿真验证了模型的有效性和理论分析的正确性。
【关键词】：交直流互联系统 换相失败 差动保护 距离保护 防范措施
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM721.1
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 选题背景及意义11
• 1.2 换相失败的概述11-13
• 1.3 国内外研究现状13-15
• 1.4 本文的主要工作15-17
• 第2章 基于数学形态学的换相失败检测新方法17-30
• 2.1 引言17
• 2.2 直流电流局部特征及数学形态学17-19
• 2.2.1 直流电流的局部特征分析17-18
• 2.2.2 数学形态学18-19
• 2.3 换相失败检测方法19-25
• 2.3.1 直流纹波的影响分析19-21
• 2.3.2 其他特殊情况分析21-24
• 2.3.3 基于数学形态学的换相失败检测新方法24-25
• 2.4 仿真验证25-29
• 2.4.1 仿真模型25
• 2.4.2 仿真分析25-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 交直流互联电网直流系统等值工频变化量电流的暂态特性研究30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 交直流电网相互作用的数学模型30-32
• 3.3 直流系统等值工频变化量电流△I_(dc.eql)的暂态特性分析32-38
• 3.3.1 受端交流故障未引发换相失败的暂态特性分析32-34
• 3.3.2 受端交流故障引发换相失败的暂态特性分析34-37
• 3.3.3 换相失败对保护影响的实例分析37-38
• 3.4 仿真验证38-42
• 3.4.1 模型说明38
• 3.4.2 交流侧故障未引发换相失败38-40
• 3.4.3 交流侧故障引发换相失败40-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 HVDC换相失败对差动保护的影响分析及对策43-53
• 4.1 引言43-44
• 4.2 直流系统等值工频电流的变化特性44-46
• 4.3 直流馈入对差动保护的影响及防范措施的研究46-50
• 4.3.1 基于故障分量的电流差动保护分析46-49
• 4.3.2 基于稳态量的电流差动保护分析49
• 4.3.3 防范措施的研究49-50
• 4.4 仿真分析50-52
• 4.4.1 换相失败对差动保护的仿真分析50-52
• 4.4.2 防止保护拒动的措施52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 换相失败对距离保护的影响分析及对策53-68
• 5.1 引言53
• 5.2 金属性故障时换相失败对距离保护的影响及对策53-56
• 5.2.1 换相失败对距离保护的影响分析53-54
• 5.2.2 R-L算法适应性分析54-55
• 5.2.3 仿真验证55-56
• 5.3 经过渡电阻接地时换相失败对距离保护的影响及对策56-67
• 5.3.1 交直流互联系统的模型分析与改进56-59
• 5.3.2 换相失败对距离保护的影响59-63
• 5.3.3 仿真验证63-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第6章 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 附录73-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文74-75
• 致谢75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

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本文编号：776798