特高壓直流輸電線路暫態(tài)保護和故障測距問題研究.pdf

1、隨著我國東部經濟發(fā)達地區(qū)電力需求量的不斷增長，建設特高壓直流（Ultra High Voltage Direct Current，UHVDC）輸電工程，實施大規(guī)模、遠距離的“西電東送”戰(zhàn)略，勢在必行。UHVDC輸電線路電壓等級高、輸電距離遠、往往要穿越大量的山地丘陵以及其它復雜的環(huán)境，遭受雷擊和發(fā)生故障的概率較高。為提高UHVDC輸電線路保護動作的可靠性，需要在故障發(fā)生后能夠快速查找出故障位置，以保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。論文以UHV

2、DC輸電線路故障機理、暫態(tài)量保護新原理、雷擊干擾識別、故障測距等問題為脈絡，展開深入研究，旨在為提高UHVDC輸電線路保護和故障測距的性能提供技術支持。
　　為尋找現(xiàn)有UHVDC輸電線路保護存在不能正確動作的原因，本文研究了UHVDC輸電線路故障發(fā)展的行波過程、控制系統(tǒng)調節(jié)的暫態(tài)過程、故障恢復過程三個階段的故障機理。研究表明：線路末端高阻接地故障是行波保護和差動保護拒動的主要原因。過渡電阻的增加，使得故障電氣量、電壓變化量和變化率

3、均下降，控制系統(tǒng)的響應特性變緩；而故障距離的增加會延遲電氣量和控制系統(tǒng)的響應時間，導致行波保護拒動。為躲開交流系統(tǒng)故障，差動保護的延時和控制系統(tǒng)的作用，換流站的閥組保護可能會先于差動保護動作，閉鎖故障極使線路停運，導致差動保護失去后備保護的作用。
　　為重點解決UHVDC輸電線路保護不能正確動作的問題，本文提出了一種基于單端電氣量的暫態(tài)保護方法，正確地建立了區(qū)內區(qū)外故障判別、保護啟動和故障極性選擇三類判據(jù)。方法主要利用了直流線路兩

4、端的平波電抗器和直流濾波器構成的物理邊界對直流線路行波高頻信號具有阻滯的特性。對區(qū)外故障，暫態(tài)電壓高頻分量經邊界元件后大量衰減，于保護安裝處測量到的暫態(tài)電壓高頻能量??；對區(qū)內故障，保護安裝處的暫態(tài)電壓高頻能量較高。據(jù)此構造了區(qū)內、外故障判據(jù)。利用故障時小波變換模極大值隨尺度增加而增大的規(guī)律構造了啟動判據(jù)；利用正、負極故障時兩極線極波面積比值差異構造了故障選極判據(jù)。仿真結果表明：所提保護新方法具有良好的耐受過渡電阻的能力。
　　為推

5、進暫態(tài)量UHVDC輸電線路保護的實用化，本文提出了一種UHVDC輸電線路雷擊暫態(tài)識別方法，充分利用雷擊和故障特征的差異，正確構造出雷擊干擾識別判據(jù)。UHVDC輸電線路受雷擊干擾時，直流線路雙極電壓時域波形與軸線電壓相關度均較大；雷擊故障或短路故障時，故障極直流電壓驟降，與軸線電壓相關度較小。雷擊故障比短路故障含有更多的雷電波高頻分量，而中低頻分量與短路故障相近，利用5ms時窗的高頻能量與中低頻能量比值特征可有效識別雷擊故障和短路故障。仿

6、真結果表明：所提方法能夠正確、快速、可靠的識別雷擊干擾和故障類型。
　　為準確定位 UHVDC輸電線路故障位置并及時清除故障，本文提出了一種UHVDC輸電線路故障測距的能量譜識別新方法。UHVDC輸電線路的物理邊界的高頻阻滯特性，使故障行波經故障點及線路邊界多次反射，使量測端波形呈周期性，而形成直流輸電線路的行波固有頻率。固有頻率與故障距離之間存在數(shù)學關系，故障行波暫態(tài)能量在主頻率附近較集中，其暫態(tài)能量包含豐富的故障距離信息。單端