特高壓直流輸電線路快速保護(hù)研究.pdf

1、特高壓直流輸電(UHVDC)具有輸送容量大、送電距離長(zhǎng)、線路損耗低、輸電走廊窄、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)直達(dá)輸送、可實(shí)現(xiàn)異步非同頻聯(lián)網(wǎng)等特點(diǎn)，在大區(qū)域間能源輸送方面，擔(dān)負(fù)起越來越重要的任務(wù)。目前我國(guó)已經(jīng)投運(yùn)±660kV高壓直流工程1條，±800kV特高壓直流輸電工程5條，另有2條在建，我國(guó)在特高壓輸電建設(shè)方面已領(lǐng)跑世界。遠(yuǎn)距離、大容量以及穿越高山峽谷的特高壓直流輸電線路極易遭受風(fēng)雨雷電等引起的故障，因此需要快速、可靠、靈敏的直流線路保護(hù)保障輸電系統(tǒng)的安全

2、穩(wěn)定運(yùn)行。國(guó)內(nèi)前期投運(yùn)的高壓、特高壓直流輸電工程所采用的關(guān)鍵控制和保護(hù)技術(shù)大部分由國(guó)外公司提供，國(guó)內(nèi)在此領(lǐng)域的研究相對(duì)落后，而實(shí)際工程中應(yīng)用的直流線路保護(hù)也普遍存在靈敏度較低、可靠性較差、誤動(dòng)率高等缺陷。因此，在當(dāng)前高壓直流線路保護(hù)仍存在諸多問題的背景下，深入開展高壓直流輸電線路的研究具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　基于分析特高壓直流線路故障后的暫態(tài)特征，論文提出了特高壓直流線路的兩種快速保護(hù)方法。
　　其一，利用行

3、波在線路始末端的折反射理論，根據(jù)線路區(qū)內(nèi)外發(fā)生故障后正、反向行波在一段時(shí)間內(nèi)的特征差異，構(gòu)建了識(shí)別故障方向的積分判據(jù)，進(jìn)而提出了一種特高壓直流線路新型行波方向縱聯(lián)保護(hù)方法。理論分析表明:當(dāng)保護(hù)安裝處的正方向發(fā)生故障時(shí)正反向行波幅值積分的比值遠(yuǎn)小于1;而當(dāng)保護(hù)的背后發(fā)生故障時(shí)，兩者的比值遠(yuǎn)大于1。為此，通過分析直流線路兩側(cè)保護(hù)對(duì)故障方向的識(shí)別結(jié)果，進(jìn)而判斷直流線路是否發(fā)生區(qū)內(nèi)故障。當(dāng)線路兩端換流站保護(hù)都判別為正方向發(fā)生故障，可最終識(shí)別為線

4、路區(qū)內(nèi)故障。此外，根據(jù)區(qū)內(nèi)故障時(shí)線模波與地模波的極性差異，進(jìn)一步確定故障極和故障類型。從保護(hù)原理來說具有絕對(duì)的選擇性，而且識(shí)別快速、靈敏可靠。
　　其二，利用直流線路發(fā)生故障后一段時(shí)間內(nèi)的故障分量電壓和電流的變化特征，提出了一種暫態(tài)能量方向縱聯(lián)保護(hù)方法。規(guī)定電流方向由母線指向線路為正，電壓方向都選為對(duì)地參考電壓。當(dāng)正極線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障后，線路兩端保護(hù)檢測(cè)到的電流變化量都為正，電壓變化量為負(fù)，則暫態(tài)能量為負(fù);當(dāng)負(fù)極線路發(fā)生區(qū)內(nèi)故障后

5、，保護(hù)檢測(cè)到的電流變化量都為負(fù)，電壓變化量都為正，則暫態(tài)能量方向?yàn)樨?fù);當(dāng)暫態(tài)能量方向?yàn)樨?fù)時(shí)，判定故障方向?yàn)檎．?dāng)線路兩端保護(hù)都判別為正方向發(fā)生故障時(shí)，便可確定該線路為故障線路，該方法可以直接判別出故障極，具有很高的選擇性和抗干擾能力。
　　根據(jù)2014年初剛投運(yùn)的哈鄭±800kV特高壓直流輸電工程參數(shù)，利用PSCAD/EMTDC仿真軟件搭建了雙極雙12脈波、額定電流為5kA的特高壓直流輸電模型。并以此為平臺(tái)，對(duì)所提出的保護(hù)方法進(jìn)行