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具有串补电容输电线路距离保护的研究

毕洁廷  
【摘要】: 串补电容能够缩短输电线路的电气距离,提高电力系统运行的稳定性,然而串补电容的引入也给输电线路的运行和保护带来了一系列的新的问题,增加了继电保护系统判断故障的难度与复杂性。本文重点分析了串补电容给阻抗型距离保护、零序型距离保护和工频变化量距离保护的影响,并提出了解决方案;特别针对串补电容安装在线路中央时,故障位置的识别,提出利用最小二乘法计算补偿度和故障位置的新方法。 本文首先对串补电容线路进行了故障分析,其一是分析串补电容引起的低频分量的频率特性与补偿度以及故障位置的关系,发现串补电容导致的暂态低频分量的谐振频率为ω=ω_0(?)。其二分析了传统距离保护的测量阻抗与从测量点端口看进去的等效阻抗的关系,发现测量阻抗Z_J(t)=[u~*(?)(t)]/[i~*(?)(t)],而等效阻抗Z(t)=L~(-1)[Z(s)],可见测量阻抗的时域特性依赖于电压和电流的波形特点。其三,分析了串补电容的波过程,推导出行波经过串补电容后的反射和透射系统,根据对其频域特征的分析,发现透射波波头呈现高频特征,而反射波则呈现低频平滑的特征。 其次,本文对串补电容线路对距离保护的影响进行了深入的研究,分别针对不同串补电容的安装位置、不同补偿度分别对方向阻抗型、零序电抗型以及工频变化量型距离继电器的影响进行了深入分析。发现,对于方向阻抗继电器和工频变化量距离继电器,当串补电容安装在两侧时,对其影响不大,只需要调整整定阻抗就可以,安装在中间时,需要识别故障点的位置是在串补电容之前还是之后。对于零序电抗型继电器,串补电容安装在末端时会影响测量零序电流和故障支路零序电流的相位关系,因此会导致零序电抗型保护的拒动或误动。 最后,本文提出了应用最小二乘法参数估计的原理,给出了一种不受串补电容及其补偿度影响的故障位置识别新方法,这种方法不仅能根据计算出的补偿系数来确定故障在串补电容之前还是之后,而且直接测量出了测量阻抗以及故障距离。通过理论分析和EMTP仿真,表明该方法具有较高的准确度、可靠性和实际工程应用价值。


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