交直流深度耦合下變壓器差動(dòng)類保護(hù)動(dòng)作性能分析及新原理研究.pdf

1、如何保障和提升變壓器保護(hù)在各種復(fù)雜運(yùn)行工況和故障場(chǎng)景下的正確動(dòng)作率是主設(shè)備保護(hù)領(lǐng)域不多的尚未得到理想解決的問(wèn)題之一。相比于常規(guī)變壓器，應(yīng)用于高壓直流輸電和特高壓直流輸電的換流變壓器（換流變）地處交直流交匯的中樞且其運(yùn)行方式特殊，其保護(hù)面臨的問(wèn)題則更為復(fù)雜。隨著特高壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，特高壓換流站交直流場(chǎng)接線方式存在差異，電磁環(huán)境更加復(fù)雜，其故障及恢復(fù)過(guò)程對(duì)換流變保護(hù)的影響將更為嚴(yán)重。然而，目前對(duì)于換流變差動(dòng)類保護(hù)異常動(dòng)作行為的研

2、究，只有事故報(bào)道和較為粗淺的分析，各種特殊工況下的擾動(dòng)對(duì)換流變保護(hù)性能的影響機(jī)理尚不明確，因此，透徹研究各種復(fù)雜暫態(tài)擾動(dòng)下，換流變保護(hù)異常動(dòng)作的場(chǎng)景和機(jī)理，尋求擾動(dòng)及故障電氣量的變化特征及規(guī)律，并由此針對(duì)性地提出解決方案，對(duì)于提升換流變保護(hù)正確動(dòng)作率，從而進(jìn)一步提升變壓器保護(hù)整體正確動(dòng)作率，顯得尤為重要。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在交直流深度耦合場(chǎng)景加劇復(fù)雜涌流對(duì)變壓器差動(dòng)類保護(hù)的影響研究方面，為深入分析實(shí)際工程中的交直流接線拓

3、撲及控制邏輯對(duì)涌流發(fā)展及傳遞作用的影響，本文基于天廣直流工程和云廣直流工程的實(shí)際參數(shù)，以及各個(gè)交直流控制環(huán)節(jié)實(shí)際策略與邏輯，建立較完備的實(shí)際超高壓交直流系統(tǒng)和特高壓交直流系統(tǒng)仿真模型，此項(xiàng)工作可為后續(xù)針對(duì)各類型涌流特征和故障特征的研究奠定基礎(chǔ)；為揭示傳統(tǒng)換流變小差保護(hù)在某些合閘工況和故障工況下誤動(dòng)和誤制動(dòng)的機(jī)理，本文基于上述建立的仿真模型，仿真分析換流變特殊勵(lì)磁涌流及故障電流的暫態(tài)特征，并分析二次諧波制動(dòng)判據(jù)在上述場(chǎng)景下的局限性，此項(xiàng)工

4、作可為換流變小差保護(hù)不明原因異常動(dòng)作行為的研究提供機(jī)理分析方面參考；為研究故障切除所致的恢復(fù)性涌流對(duì)傳統(tǒng)零序比例差動(dòng)保護(hù)的影響，本文基于數(shù)理方程和電磁暫態(tài)模型，從解析分析和時(shí)域仿真兩個(gè)角度定量闡述同母換流變故障及切除后涌流的產(chǎn)生原因及嚴(yán)重程度，并建立涌流引起的TA偏磁累積效應(yīng)與零差保護(hù)誤動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，此項(xiàng)工作可為揭示TA偏磁累積效應(yīng)可能導(dǎo)致零差保護(hù)存在潛在誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的機(jī)理研究提供可借鑒的思路；為揭示和應(yīng)涌流對(duì)導(dǎo)致特高壓換流站大差保護(hù)誤

5、動(dòng)的根本原因，本文基于上述仿真模型分析特高壓換流變空投時(shí)對(duì)稱性涌流的產(chǎn)生過(guò)程和變化特點(diǎn)，闡明二次諧波制動(dòng)判據(jù)失去閉鎖能力造成特高壓換流變大差保護(hù)誤動(dòng)的機(jī)理，此項(xiàng)工作可為提升當(dāng)前和未來(lái)特高壓換流站大差保護(hù)的動(dòng)作可靠性提供分析手段。⑵在提升變壓器差動(dòng)類保護(hù)動(dòng)作性能的關(guān)鍵技術(shù)研究方面，為提升基于時(shí)差法判據(jù)的變壓器縱差保護(hù)的動(dòng)作安全性，本文提出基于改進(jìn)半波傅里葉前置濾波的優(yōu)化時(shí)差法判據(jù)，結(jié)合二次諧波制動(dòng)判據(jù)以及基本的比例制動(dòng)判據(jù)，形成變壓器主保

6、護(hù)改進(jìn)綜合方案，并將其應(yīng)用于常規(guī)高壓變壓器及超高壓換流變，此項(xiàng)工作可為有效提升各類高壓/超高壓變壓器縱差保護(hù)在各類復(fù)雜故障、擾動(dòng)和特殊工況的動(dòng)作可靠性提供新的手段；為規(guī)避不含附加制動(dòng)判據(jù)的傳統(tǒng)零差保護(hù)在外部故障切除所致恢復(fù)性涌流下的潛在誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，本文提出在傳統(tǒng)零差保護(hù)判據(jù)中增設(shè)基于標(biāo)準(zhǔn)化Hausdorff圖形相似度匹配算法的波形匹配附加制動(dòng)判據(jù)，能夠在不犧牲傳統(tǒng)零差保護(hù)性能的前提下有效避免故障切除涌流引入的誤動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)，此項(xiàng)工作可為提升變壓