發(fā)布時間：2018-08-29 10:46

【摘要】：我國的能源基地與負(fù)荷中心的逆向分布特點(diǎn)突出,無論是電能的遠(yuǎn)距離大容量輸送、區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián),還是實(shí)現(xiàn)能源資源的優(yōu)化配置,都需要大功率超(特)高壓輸電技術(shù)的強(qiáng)力支撐。然而,隨著近年來我國新投運(yùn)的高壓輸電工程數(shù)量不斷增多,電網(wǎng)架構(gòu)日趨復(fù)雜,如何充分利用現(xiàn)有的輸電線路,提高線路輸送效率,有效節(jié)約能源,提高系統(tǒng)運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性和穩(wěn)定性,是目前電力系統(tǒng)發(fā)展方向之一。串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)是一種可以同時提高輸電線路輸送容量和系統(tǒng)穩(wěn)定性的經(jīng)濟(jì)且有效的方法,在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。但是,從保護(hù)安裝處看,串聯(lián)補(bǔ)償電容和自身的過電壓保護(hù)元件會給輸電線路上快速有效的識別故障帶來一定問題。容性故障阻抗、電容器過電壓保護(hù)元件的非線性特性和線路故障后串補(bǔ)裝置不對稱運(yùn)行特性等,都是會直接影響串補(bǔ)線路保護(hù)性能的主要因素。因此,研究適用串補(bǔ)線路的方向保護(hù)算法具有重要的理論價值和實(shí)際意義。本文首先分別介紹了兩種典型串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置,固定串聯(lián)補(bǔ)償裝置和可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)、MOV運(yùn)行特性、故障后動作行為以及串補(bǔ)裝置在線路發(fā)生不同故障時的不同動態(tài)過程,為其后兩種串補(bǔ)模型的搭建以及分析線路故障后方向保護(hù)動作特性打下基礎(chǔ)。然后,針對串補(bǔ)線路中由于串補(bǔ)電容的接入使線路電壓、電流相位關(guān)系發(fā)生變化,研究保護(hù)安裝處電壓反向、電流反向現(xiàn)象的產(chǎn)生條件以及影響因素,并分析二者之間的關(guān)系以及二者對傳統(tǒng)方向保護(hù)的影響。針對串補(bǔ)線路存在電壓反向、電流反向時傳統(tǒng)方向保護(hù)無法正確辨識故障方向,提出適用于串補(bǔ)線路的工頻故障分量方向保護(hù)算法,該算法既不受電壓反向、電流反向的影響又不受故障后串補(bǔ)線路不對稱運(yùn)行、非線性運(yùn)行特性的影響。并考慮某些特殊運(yùn)行方式下線路發(fā)生短路故障,此時電壓故障分量較小時無法保證方向保護(hù)靈敏度,此時引入一補(bǔ)償阻抗對電壓故障分量進(jìn)行補(bǔ)償,保證正向故障時保護(hù)靈敏度。最后,根據(jù)線路單極跳閘特點(diǎn),通過電壓故障分量模值比較來辨識故障類型(單相故障、多相故障)。結(jié)合故障方向辨識算法,提出一種同時辨識故障方向和故障類型的方向繼電保護(hù)算法。并建立FSC、TCSC和FSC+TCSC三種串補(bǔ)模型,仿真驗(yàn)證該保護(hù)算法在這三種串補(bǔ)線路中的有效性。同時研究故障初始角、系統(tǒng)阻抗、過渡電阻、功角差、串補(bǔ)度和串補(bǔ)安裝位置等因素對保護(hù)算法的影響。
[Abstract]:The reverse distribution characteristics of energy base and load center in China are prominent, whether it is the long-distance and large capacity transmission of electric energy, the interconnection of regional power grid, or the optimal allocation of energy resources. All need the strong support of high-power ultra-high voltage transmission technology. However, with the increasing number of new high-voltage transmission projects in China in recent years and the increasingly complex grid structure, how to make full use of existing transmission lines, improve transmission efficiency, effectively save energy, and improve the operational reliability of the system. Economy, flexibility and stability are one of the development directions of power system. Series compensation technology is an economical and effective method which can improve transmission capacity and system stability at the same time. It is widely used in power system. However, from the point of view of the protection installation, the series compensation capacitor and its own overvoltage protection elements will bring some problems to the fast and effective fault identification on the transmission line. Capacitive fault impedance, nonlinear characteristics of capacitor overvoltage protection elements and asymmetric operation characteristics of series compensator after line failure are all the main factors that directly affect the performance of series compensation line protection. Therefore, it is of great theoretical and practical significance to study the directional protection algorithm for series compensation lines. In this paper, two typical series capacitor compensators, fixed series compensators and controllable series compensators, are introduced respectively. The action behavior after fault and the different dynamic process of series compensator in different faults of line lay the foundation for the construction of two kinds of series compensation models and the analysis of the action characteristics of direction protection after fault of line. Then, in view of the change of voltage and current phase relationship due to the connection of series compensation capacitor in series compensation line, the conditions and influencing factors of voltage reverse and current reverse phenomenon in protection installation are studied. The relationship between them and their influence on traditional directional protection are analyzed. In view of the fact that the voltage reverse exists in the series compensation line and the traditional direction protection can not correctly identify the fault direction when the current is reversed, a direction protection algorithm of the power frequency fault component for the series compensation line is proposed, which is not subject to the voltage reverse. The effect of the reverse current is not affected by the asymmetric operation and nonlinear operation of the series compensation line after the fault. Considering the short circuit fault occurred in some special operation mode, when the voltage fault component is small, the direction protection sensitivity can not be guaranteed. At this time, a compensated impedance is introduced to compensate the voltage fault component. Ensure protection sensitivity in forward fault. Finally, according to the characteristics of line monopole tripping, the fault types (single phase fault, polyphase fault) are identified by comparison of voltage fault component modes. Combined with fault direction identification algorithm, a directional relay protection algorithm is proposed to identify both fault direction and fault type. Three kinds of series compensation models, FSC,TCSC and FSC TCSC, are established, and the simulation results show that the proposed protection algorithm is effective in the three series compensation circuits. At the same time, the effects of fault initial angle, system impedance, transition resistance, power angle difference, series compensation degree and position of series compensation installation on the protection algorithm are studied.
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM75

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本文編號：2210966