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同杆双回线故障稳态分析及其单端量选相的研究

张海  
【摘要】:同杆并架双回线路因具有节约土地、建设周期短、输送能力强、节省投资等优点,已被广泛应用于电网。但是由于同杆并架双回线的两回线间距相对较小,易于发生跨线故障,而且由于两回线间的互感耦合明显,可能的故障种类繁多,故障特征更加复杂,传统的基于单回线单端电气量的保护选相难以正确反应故障。因此,论文从同杆双回线故障稳态分析入手,围绕双回线单端电气量选相开展研究,主要工作和创新性成果如下: 针对回线间距的紧凑型窄双回线更易于发生跨线故障,基于此类易于发生跨线故障的同杆双回线杆塔结构,本文提出了一种基于互感均值的双回线故障定性分析方法,可以分析计算同杆双回线上的所有单回线短路及跨线故障。利用窄线间距双回线互感均值替代数值彼此差异较小的相间互感和线间互感,进而可将双回线上的任一短路故障简化为一个等效的单回线故障,用对称分量即可分析解算,最后将所得电气量代入原双回线系统解算出双回线各相线的故障电气量,解决了此类双回线故障特征定性分析困难的问题。 针对目前已公开的文献中对双回线故障分析不完整或缺乏定量的电气量表达式推导的情况,本文利用六序分量分析法对一般同杆双回线模型所有20类短路故障进行了故障分析,故障分析过程中考虑了过渡电阻的影响,并推导了完备的保护相关的故障电气量表达式。通过对故障分析所得的电气量表达式进行分析和研究,总结了双回线故障点六序电流分量、保护安装处六序电流分量、保护安装处同向反向电流相分量、保护安装处各回线同名相电流相分量等电流故障量的故障特征,以及双回线保护安装处电压的序分量特征和相分量特征,给之后提出新的双回线选相原理提供了理论依据。 提出了一种利用双回线单端故障电流相分量选相的新原理,首先利用故障后双回线同名相电流和的相分量选出故障相别;然后通过同名相电流相位确定是否为近端故障,若为近端故障,则通过比较同名相电流大小和相位来选出具体的故障相线;若判断为非近端故障,则比较故障相的两同名相电流的接近程度,即利用故障相的同名相电流差与同名相电流和的比值选出故障同名相。该原理简单易行,无需长数据通道,能够对双回线上各种故障进行选相,尤其对跨线故障有较好的选择性,可用于保护Ⅰ段选相,弥补了目前应用于双回线上的其他选相方法选相功能不全面甚至误选相的弊端。 提出了新的适用于现场应用的综合选相元件。首先引入了电压辅助选相,即故障后初始阶段利用电压选相和电流选相共同确定故障相别,之后再利用电流选相判断具体的故障相线,解决了单纯电流选相时因电流互感器(current tranformer, CT)饱和而漏选故障相的问题;其次提出了一种反向同向相电流比值门槛的自适应机制并引入到非近端故障下的电流选相中,增强了电流选相的适应性和可靠性;再次改进了近端故障判别的原则,避免了线路“近端”与“非近端”临界处故障时误选相。本文提出的综合选相元件能够很好的适应现场的复杂情况,且不受线间互感的影响,具有良好的选相能力。


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