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基于OCT的线路差动保护及变电站自动化系统研究

及洪泉  
【摘要】: 电流差动保护因原理简单、可靠性高、动作速度快而广泛应用于变压器、线路和母线等元件主保护,是保障电网安全、稳定运行的最重要保护之一。但是它在应用中存在两个问题:一是电磁式电流互感器饱和容易引起保护误动;另一个是输电线分布电容电流使线路两端的电流不再满足基尔霍夫电流定律,会造成保护误动,尤其在超高压长距离输电线上问题将更加突出,会严重影响电网的安全、稳定运行。针对前一个问题,微机保护采取了很多鉴别TA饱和与抗TA饱和的措施,但为此大大增加了保护算法和动作判据的复杂性,降低了差动保护的快速性、灵敏性和可靠性。OCT具有无磁饱和、抗电磁干扰能力强等优点,能够从根本上解决这个问题。对后一个问题,尽管采取了各种各样的补偿措施,但是均未能从根本上解决工频量线路差动保护受线路对地分布电容影响的难题。因此,探讨新的差动原理或实现方式成为了该领域研究的主导方向。 本文采用输电线分布参数模型,用拉氏变换法推导了高压长距离输电线故障时两侧的基本非周期分量,分析和研究表明:线路两侧基本非周期分量的初值和方向与故障发生的时刻有关,而且在线路区内故障时表现为故障电流,在线路区外故障时表现为穿越性电流。经过计算和比较后可准确判断故障性质。基于OCT能够准确测量非周期分量,首次提出了基于非周期分量的比率差动保护和方向差动保护原理,给出了两种保护原理的算法和动作判据,进行了性能比较。并将这种新原理应用于线路差动保护,具有不受线路对地分布电容影响的突出优点,解决了工频量线路差动保护的难题。对线路非周期分量差动保护在电网不同运行工况下的动作行为进行了分析和仿真,证明这种新原理的保护是正确与可靠的。 非周期分量差动保护和行波差动保护都存在特定故障时灵敏度不足的问题,但二者在灵敏度问题上正好完全互补。基于此首次提出了线路非周期分量差动保护与行波差动保护一体化思想,并提出与传统的工频量差动保护结合为智能型差动保护,进一步提高线路差动保护的整体性能。 OCT具有测量输出数字化和传输网络化的特点,可直接与微机保护和控制装置接口,实现全站数据共享,这将对变电站自动化系统的变革产生深远影响,为提高电力系统录波、测距和定位的准确性和可靠性奠定测量基础,并将促进数字化变电站的快速发展。基于此研究了变电站自动化系统,并具体研究了智能型变压器过负荷联切系统。实现了基于OCT的线路差动保护和智能型自动装置的挂网运行。


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