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特高压输电线路过电压及保护与控制系统的研究

李斌  
【摘要】:随着我国电力工业的飞速发展,大电网互联已经成为必然的趋势。超大容量远距离输电、超大规模互联电网的安全保障和防御体系是电力工业者在新时期面临的新挑战。我国电网相对薄弱,承受事故能力较差。即使故障时继电保护快速切除故障,也难免事故的扩大。因此,加强骨干网架建设是保障系统稳定运行的根本解决办法,而加强骨干网架经济而有效的途径是建设特高压输电线。 特高压输电线保护、重合闸的配置及动作配合,除满足系统稳定性要求之外,还要考虑保护、重合闸的操作是否会引起系统不能承受的过电压。特高压输电线所允许的电压升高的数值与所加电压的持续时间等因素直接相关,因此特高压输电线继电保护与相关自动装置的动作必须考虑限制过电压。本文在特高压输电线过电压及保护与自动装置综合控制的问题上取得以下成果: (1)提出特高压线路两端的断路器在切合操作时须按一定顺序执行。而且特高压输电线路两端断路器切除故障的时间差应该尽量短,一般要小于0.04~0.05s,避免过电压造成设备绝缘损坏。 (2)提出特高压输电线重合闸必须考虑限制过电压,特高压输电线路两端断路器分别进行三相重合的时间差应大于0.2~0.3s。特高压输电线采用单相重合闸有利于保证系统供电的可靠性和并列运行的稳定性。同时本文提出了新的单相重合闸方案,进一步有效抑制单相重合过电压。 (3)提出了输电线单相自适应重合闸新技术。分别为适用于无并联电抗器补偿的基于电压矢量判别的相位判据,以及适用于带并联电抗器补偿的基于拍频特性的自适应重合判据。拓宽了单相自适应重合闸在超高压及以上电压等级输电线路的应用范围。 (4)提出了基于负序功率方向的并联电抗器匝间故障保护原理。提出了输电线路不同并联电抗器补偿条件下的中性点小电抗的正确取值范围,从而有效限制单相故障后故障相断开可能出现的谐振过电压,加速潜供电弧的熄灭,为单相重合闸在特高压输电线上的成功应用做了进一步深入的研究。 (5)提出了特高压输电线保护与并联电抗器的动作配合关系。系统的提出了特高压输电线保护和自动装置的综合控制方案,包括特高压输电线保护、重合闸、并联电抗器等的动作特性与配合关系,这不仅有利于特高压输电线的可靠运行,同时更经济有效的抑制了特高压输电线的过电压。 (6)提出了一种可应用于超高压和特高压系统的保护快速算法。此算法是基于狭窄带通滤波与半波傅立叶算法的结合,数据窗仅为11ms,滤波效果好,能满足特高压输电线保护快速跳闸的要求。


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