本文選題：高壓直流輸電 + 直流線路保護��； 參考：《華南理工大學》2014年博士論文

【摘要】：直流線路是直流輸電系統(tǒng)的核心元件之一，長期以來一直存在故障率高、保護正確動作率低的問題，給直流輸電系統(tǒng)以及整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來重大影響。一方面，與傳統(tǒng)交流繼電保護不同，直流線路保護與直流控制強相關，并且受行波色散、邊界條件等影響，尚未建立完備的分析方法體系。目前，直流線路保護分析主要基于數(shù)值仿真采用反復試驗的研究模式進行，保護動作邊界、關鍵因素作用機理等淹沒于海量的數(shù)值仿真之中，不利于保護動作性能的評估與優(yōu)化。另一方面，直流線路保護存在固有性能缺陷，主保護易受過渡電阻影響、后備保護動作延時過長，大量的高阻接地故障由控制系統(tǒng)動作造成直流閉鎖。本文密切結合我國直流輸電工程安全穩(wěn)定的重大需求，在直流線路故障計算與保護分析的解析方法、直流線路新型保護原理等方面展開研究。 本文主要工作包括： （1）提出了直流輸電系統(tǒng)線路故障的解析計算方法。在分析直流輸電系統(tǒng)線路故障暫態(tài)過程的基礎上，推導了單極和雙極直流輸電系統(tǒng)的線路故障解析模型。由于直流線路參數(shù)的頻變特性、直流控制作用的強非線性，難以對直流線路故障解析模型進行精確的時域求解。因此，研究了故障行波的衰減和畸變特征，提出采用慣性環(huán)節(jié)對解析模型中的行波色散進行等值；研究了直流控制對線路故障的響應規(guī)律，提出采用比例積分環(huán)節(jié)對解析模型中直流控制進行等值。基于行波色散和直流控制等值，對直流線路末端短路、平波電抗器閥側短路等典型故障情況下的故障電氣量進行時域解析，并與數(shù)值仿真結果進行比對，驗證了解析計算方法的有效性。 （2）提出了直流線路保護的解析分析方法�；谥绷骶€路故障時域解析，分析了直流線路保護的實現(xiàn)原理，推導得到了保護特征量的時域解析函數(shù)。在區(qū)外故障情況下，求取解析函數(shù)的最大值，得到保護特征量的區(qū)外邊界；在區(qū)內故障情況下，通過對解析函數(shù)與給定寬度標尺進行對標，得到保護特征量的區(qū)內邊界。基于保護特征量變化邊界，通過引入可靠系數(shù)、靈敏系數(shù)等，，提出了行波保護的電壓變化率判據(jù)、電壓變化量判據(jù)、電流變化量判據(jù)的整定計算方法。對南方電網(wǎng)直流輸電系統(tǒng)的線路保護進行了整定計算，并與實際工程定值進行比對，實現(xiàn)了保護動作性能的定量評估。 （3）提出了基于高頻采樣的新型直流線路行波保護方案，通過提高保護采樣頻率充分利用暫態(tài)故障信息構成保護判據(jù)保證了保護的靈敏性，采用行波保護的電壓變化率理念以保證保護的速動性。提出了檢測電流首峰值時間的直流線路保護新原理，將易受過渡電阻影響的電氣量檢測問題轉換為不易受過渡電阻影響的時間檢測問題從而提高保護的靈敏性，僅在線路末端故障時需要對端信息保證了保護的速動性。本文的新型直流線路保護方案有效解決直流線路保護速動性和靈敏性的矛盾， （4）為解決直流線路行波測距中波速選擇帶來的測距結果精確度較低、對運行工況和故障條件適應性差的問題，提出了基于寬頻信息的直流線路故障測距方案。研究了故障行波變波速特性與寬頻故障信息、故障特征之間的內在聯(lián)系，提出了基于寬頻故障信息的行波測距變波速處理方案，有效提高了現(xiàn)有測距算法的測距精度。將該方案與模量傳輸時間差原理相結合，提出了無需檢測故障行波第二波頭的新型單端測距算法。將基于寬頻信息的故障測距方案應用于天廣直流輸電系統(tǒng)線路故障測距之中，測距結果驗證了所提方法的有效性和實用性。 本文得到國家高技術研究發(fā)展計劃項目（“863計劃”）（項目編號：2012AA050209）以及國家自然科學基金項目（項目編號：51077055）的資助。部分研究成果已經(jīng)南方電網(wǎng)實際直流工程中得到應用，并獲得南方電網(wǎng)公司科學技術進步二等獎，取得了良好的技術和經(jīng)濟效益，驗證了本文工作的正確性和有效性。
[Abstract]:DC line protection is one of the core elements of DC power transmission system . It has long existed fault rate and low protection operation rate . On the other hand , the protection of DC line is mainly based on the research mode of repeated test , protection action boundary , key factor action mechanism and so on . On the other hand , DC line protection is mainly based on numerical simulation .

The main work of this paper is as follows :

On the basis of analyzing the transient process of DC power transmission system , the line fault analysis model of single pole and bipolar DC power transmission system is deduced . Because of the frequency change characteristic of DC line parameter and the strong nonlinearity of DC control function , it is difficult to solve the direct current line fault analysis model accurately .
In this paper , the response rule of direct current control on line fault is studied , and the equivalent value of DC control in analytical model is presented by proportional integral . Based on the equivalent of traveling wave dispersion and DC control , the fault electrical quantity in the typical fault condition such as short circuit of DC line end and short circuit of flat wave reactor is analyzed in time domain , and compared with the result of numerical simulation , the validity of analytical calculation method is verified .

( 2 ) The analysis method of DC line protection is put forward . Based on the analysis of DC line fault time domain , the principle of DC line protection is analyzed , and the time domain analytic function of protection feature quantity is deduced . In case of out - of - area fault , the maximum value of the analytic function is obtained , and the outer boundary of the protection feature quantity is obtained .
in that case of a fault in the area , the area boundary of the protection feature quantity is obtain by comparing the analytic function with a given width scale . based on the change boundary of the protection feature quantity , a set method for determining the voltage change rate criterion , the voltage variation quantity criterion and the current change amount criterion of the traveling wave protection is put forward based on the change boundary of the protection feature quantity , and the line protection of the DC power transmission system of the south grid is calculated and compared with the actual engineering fixed value , and the quantitative evaluation of the protection action performance is realized .

( 3 ) A novel direct current line protection scheme based on high frequency sampling is proposed , which ensures the sensitivity of protection by increasing the protection sampling frequency and making full use of transient fault information .

( 4 ) In order to solve the problem of poor accuracy of distance measurement result brought by wave velocity selection in direct current line traveling wave distance measurement , a direct current line fault location scheme based on broadband information is put forward . A new single - end ranging algorithm based on broadband fault information is proposed . A new single - end ranging algorithm based on broadband fault information is proposed .

This paper is supported by the National High - Tech Research Development Program ( " 863 Plan " ) ( Project No . 2012AA050209 ) and the National Natural Science Foundation Project ( Project No . : 51077055 ) . Some of the research achievements have been applied in the real direct current project of the Southern Power Grid , and the second prize of the Science and Technology Progress of the Southern Power Grid Corporation has been obtained . Good technical and economic benefits have been obtained , and the correctness and effectiveness of the work are verified .
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM773

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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1 李愛民;高壓直流輸電線路故障解析與保護研究[D];華南理工大學;2010年

本文編號：1916960