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交直流互联电网自适应重合闸研究

张润峰  
【摘要】:随着我国能源建设的高速发展和一次能源和负荷需求逆向分布的特征,发展远距离、大容量的超/特高压交直流输电方式变成了必要手段。我国电网势必成为一个交流电网和直流电网相互耦合的互联大电网,这也为能源互联网的发展提供了坚实的基础。为此论文主要针对交流侧故障引起的换流器换相失败对交流侧继电保护设备的影响及换相失败后的自适应重合闸进行了研究。论文的主要内容和成果如下:研究了在交流侧故障情况下,换相失败对交流侧继电保护装置的影响。首先使用动态向量法建立了在正常状态的电压电流开关函数模型,然后在此基础上对单次换相失败的开关波形进行了傅里叶分解,建立了单次换相失败情况下的三相电流开关函数模型。接下来对直流系统的控制特征进行分析,在此基础上求得发生换相失败时的逆变侧直流电流,建立了交直流系统故障分析模型。最后使用相量法分析了直流侧注入交流侧的电流在发生换相失败时的变化特征,轻微故障导致的换相失败情况下,交流侧工频变化量电流滞后于直流侧等值工频变化量电流,这刚好与纯交流系统相反,让受端交流电网测得的等值工频变化量阻抗的虚部小于零即为容性阻抗,很有可能使方向判别元件错误判别故障从而导致保护不动作。为了解决传统继电保护设备在交直流互联系统中的换相失败情况下不正确动作的问题,提出了一种新的参数识别的线路保护方法。首先对带并联电抗器的输电线路进行分析,建立了发生内部故障和外部故障时的系统模型,然后对模型进行统一采用基于并联电抗器的参数原理进行故障识别。接着对直流系统进行分析,建立了直流系统等值工频变化量阻抗模型,求出了发生单相接地故障时直流系统等值工频变化量阻抗的极大值,并据此提出了判据。当对交流侧故障进行准确定位后,提出一种可用于双端带并联电抗器输电线路发生换相失败时的永久性故障判别方法。首先将换相失败分类成单次换相失败、连续换相失败和不连续换相失败,并通过波形叠加法分别建立了各自的开关函数模型。然后对双端带并联电抗器的线路进行分析,分别建立了线路上发生瞬时故障和永久故障时线路的电路图,由两种故障的故障电流通路的不同,结合第二章求出的换相失败后由直流侧馈入交流侧的电流关系,可求得非故障相在故障相上的耦合电流,对瞬时故障和永久性故障时的故障相电流进行求解,通过对比两种电流提出了区分永久性与瞬时性故障的方法,从而提出新的自适应重合闸方法。通过仿真结果说明以上的分析及结论正确,新方法能判断出瞬时及永久故障。


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