超高压并联电抗器及线路保护综合研究

【摘要】：随着我国电力工业的飞速发展,电网规模越来越大,电压等级越来越高,大电网互联已成为必然的趋势。超高压、特高压远距离输电线路的安全稳定是我国电网日益面临的问题。为了补偿超高压线路沿线分布电容的容性充电功率,抑制超高压线路的工频过电压,在超高压输电线路的一侧或两侧安装了超高压并联电抗器。而超高压并联电抗器故障后,除了跳开本侧线路断路器,还要跳开线路对侧的断路器,因此,超高压并联电抗器的安全稳定运行,同样对整个系统的安全稳定起着至关重要的作用。特别是近年来美国、欧洲等相继发生大面积停电事故后,波及范围之大,后果之严重,更充分说明安全、可靠的保护控制措施是电力系统安全稳定运行的一个重要课题。 论文在对超高压长距离输电线路工频过电压分析基础上,围绕着超高压并联电抗器在超高压输电线路上的应用,研究了超高压并联电抗器保护、超高压输电线路的功率平衡法纵差保护和超高压输电线路的一种改进型双端故障测距算法,开发了超高压并联电抗器保护装置。 超高压并联电抗器匝间短路的保护是并联电抗器保护中的重点和难点,也是继电保护研究者所面临的具有挑战性的一个课题。论文分析了常用的零序功率方向和带补偿的零序功率方向匝间短路保护原理的不足,提出了同时采用零序和负序功率方向保护原理的新型匝间短路保护方案。 针对匝间短路时零序功率方向保护灵敏度不高的问题,提出了能量法保护原理。对故障后的零序和负序分量构建了相应的能量函数,能够正确地对并联电抗器发生的故障做出灵敏、可靠的判断。 在超高压输电线路中,由于电压等级较高,距离较长,因此发生故障后,暂态过程比较复杂,特别是并联电抗器的投入使用,进一步加剧了暂态过程。与此相对应的是为了提高系统的安全稳定性,要求超高压输电线路发生故障后切除故障的时间较短,因此,就必须寻找合适的能够适应这种实际需要的超高压输电线路保护原理。论文在两种离散化长线方程的基础上,提出了一种同时利用线路两侧电压和电流信息的功率平衡法保护原理,能够对超高压输电线路实施快速、灵敏的保护。 针对一种常用的超高压输电线路双端测距算法在实际应用中可能存在伪根的缺陷,对其测距算法进行了改进,使其更具通用性。新算法以离散化的长线方程为基础,