面向智能变电站的快速母线保护研究

发布时间：2017-09-06 10:51

  本文关键词：面向智能变电站的快速母线保护研究

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【摘要】：变电站母线是电力系统中最重要的元件之一,一旦母线保护装置发生拒动或误动可能会产生严重的后果,甚至会造成区域电力系统的瓦解。目前广泛采用的母线保护是基于工频量的电流差动保护,但此类方法要求各出线的电流采样值严格同步且保护性能易受电流互感器饱和与比例失调等因素的影响。同时,智能变电站的建设对继电保护的性能提出了更高的要求,因此,无论是在理论研究上还是在实际工程应用上,研究适应于智能变电站的技术要求且性能可靠的母线保护都具有重要的意义和价值。基于分析母线区内外故障时电气量的暂态特征,论文提出了两种新型快速母线保护方法。其一,根据行波传输理论,提出了一种方向行波波形积分式快速母线保护方法。理论分析表明：当母线故障时,在与故障母线相连的所有出线上检测到的初始行波均来自于线路的背后,是正向行波；而某条出线发生故障时,在所有非故障线路上检测到的初始行波是正向行波,而故障线路上检测到的初始行波是反向行波。为提高可靠性,构造了一种积分判据。综合分析故障后各条出线上正、反向行波波形积分的比值关系,可以快速地识别出是母线故障还是线路故障。此外,针对传统相模变换存在单一线模量不能反映所有故障类型的缺陷,根据相模变换的数学原理构建了一种新型相模变换矩阵。其二,基于故障分量电流积分值的极性特征,提出了一种新型母线保护方法。理论分析表明：当母线故障时,与故障母线相连的所有出线上出口处的故障分量电流积分值的极性相同；而某条出线故障时,该出线出口处的故障分量电流的积分值的极性与其它出线的相反,据此可以构造母线保护判据。为提高可靠性和抗干扰能力,对故障分量电流在一定时间段内进行积分。此外,结合智能变电站的网络和系统结构,设计了分布式母线保护方案。然后,参照某地区超高压变电站的500kV侧一个半断路器母线接线方式,利用PSCAD/EMTDC搭建了母线仿真模型。利用该平台,对所提出的两种母线保护方法进行了大量仿真,仿真结果表明所提方法鲁棒性强、动作快速、可靠性高,其性能基本不受故障初始条件、串联补偿、开关操作、雷击、电流互感器饱和等因素的影响。最后,在电力系统动态模拟仿真实验室中模拟一简单500kV变电站母线,并对这两种保护原理的性能进行了动模测试,测试结果表明两种保护方法能够准确识别母线各种区内外故障情形。仿真和测试结果都验证了所提的新相模变换的单一线模量就可以反应所有的故障类型。因此,所提两种方法有望应用于实际的电力工程中。
【关键词】：智能变电站 母线保护 方向行波 故障分量电流 电流互感器饱和
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM63;TM773
【目录】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 课题研究背景及意义14-15
• 1.2 国内外研究现状及存在问题15-21
• 1.2.1 常规母线差动保护及其改进方法15-17
• 1.2.2 基于非高频暂态量的新型母线保护17-18
• 1.2.3 基于高频暂态量的新型母线保护18-20
• 1.2.4 其它20-21
• 1.3 论文的主要工作21-24
• 第二章 方向行波波形积分式母线保护24-34
• 2.1 故障暂态行波的基本原理24-25
• 2.2 正、反向行波故障特征分析25-27
• 2.3 方向行波波形积分式母线保护判据27-29
• 2.4 新相模变换29-30
• 2.5 母线保护算法实现流程30-32
• 2.6 本章小结32-34
• 第三章 基于故障分量电流积分值的极性比较式母线保护34-42
• 3.1 故障特征分析34-36
• 3.1.1 母线区内故障时的故障分量电流特征34-35
• 3.1.2 母线区外故障时的故障分量电流特征35-36
• 3.2 故障识别判据36-37
• 3.3 算法实现流程图37-38
• 3.4 智能变电站分布式母线保护方案38-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第四章 超高压变电站母线保护仿真与分析42-76
• 4.1 仿真模型42-43
• 4.2 方向行波波形积分式母线保护仿真与分析43-59
• 4.2.1 保护原理的适应性分析43-44
• 4.2.2 典型故障仿真44-49
• 4.2.3 故障初始条件的影响49-51
• 4.2.4 串联补偿的影响51-52
• 4.2.5 采样频率的影响52-53
• 4.2.6 干扰的影响53-54
• 4.2.7 CT饱和的影响54-58
• 4.2.8 其他影响因素分析58-59
• 4.2.9 动作速度和门槛值分析59
• 4.3 基于故障分量电流积分值的极性比较式母线保护仿真与分析59-70
• 4.3.1 典型故障仿真测试59-62
• 4.3.2 不同故障初始条件仿真测试62-64
• 4.3.3 考虑串补时的仿真测试64-65
• 4.3.4 开关操作仿真测试65
• 4.3.5 雷击仿真测试65-66
• 4.3.6 CT饱和仿真测试66-70
• 4.3.7 动作速度分析70
• 4.4 电力系统动态模拟仿真70-75
• 4.4.1 方向行波波形积分式母线保护方法模拟结果71-74
• 4.4.2 基于故障分量电流积分值的极性比较式母线保护方法模拟结果74-75
• 4.5 本章小结75-76
• 第五章 结论与展望76-79
• 5.1 结论76-77
• 5.2 展望77-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-84
• 攻读学位期间参加的科研工作84-85
• 攻读硕士学位期间的研究成果85-86
• 附件86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王攀峰;周晓龙;杨恢宏;;一种面向数字化变电站的母线保护方案[J];电力系统保护与控制;2009年12期

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本文编号：802717