高压线路纵联差动保护原理与动作特性的仿真探析.docVIP

高压线路纵联差动保护原理与动作特性的仿真分析 学 生 指导教师 （） 1 课题来源 本课题为高压线路纵联差动保护原理与动作特性的研究课题，课题来源于实际，具有现实背景，课题类型为论文型。本课题涉及线路保护、差动保护、距离保护与仿真的一些基本知识等内容，与电气工程及其自动化专业密切相关。 2 研究目的和意义 几年来，随着我国电力系统的迅猛发展，轧亚输电线路逐渐增多，已经成为我国电力系统中数量最多的电力设备。运行经验表明，电力系统中绝大多数故障是输电线路故障。高压输电线路往往担负着传送巨大功率的任务，对整个电力系统的安全稳定性有举重若轻的影响，因此对高压输电线路的继电保护也有更高的要求，所以输电线路保护的选择性、速动性、灵敏性、可靠性尤为重要。 差动保护又辰为“平衡保护”，它的基本原理是在上世纪初提出的，迄今为止，已约有100年的历史。由于其原理简单可靠而被广泛地用作电力系统的发电机、变压器、母线和大型电动机等元件的主保护。 在高压线路保护中，要求线路保护具有速动性，除高阻故障外，能够快速切除全线故障，一般要求保护出口现实不超过25-30ms；同时还要求保护具有可靠性，在系统振荡或在振荡中发生区外故障时，保护不动作，非全相运行时保护不误动，准确识别区外转换性故障，PT短线不误动等等；在发生故障时，还要求保护具有灵敏性，包括在系统振荡时能够可靠识别内部故障，区外转区内故障能够正确动作，单相转多相故障能够快速切除等等。差动保护在一般情况下，具有很高的灵敏性与可靠性，改进过的一些算法使得保护的速动性，灵敏性，可靠性又有了一些显著的提高，而差动保护恰恰不受PT断线影响，又具有天然选相能力，因此被广泛运用于超高压线路保护当中。 虽说纵联差动保护具有绝对的选择性、灵敏度高、系统震荡不误动、具有天然选相能力等优点，但实际情况下的很多不可避免因素如负荷电流、分布电容电流等降低了差动保护的灵敏性，不利于电力系统安全、稳定运行。 例如当电流差动保护用于高压长线路或者电缆线路时，输电线路的相与相之间和相与地之间存在着分布电容。在电压等级低、线路短的情况下，分布电容很小，对线路两端的电流影响不大，可以忽略其对差动保护的影响；但在高压长线输电或者电缆线路上，分布电容的等值容抗大大减小，电容电流将诗输电线路两端电流的大小和相位都发生严重畸变，因而其对差动保护影响就不能再被忽略。目前很大多数的情况下，都是通过降低保护的灵敏度或者通过适当的补偿来做一些弥补，以获得良好的效果。 因此基于分布式电容补偿特性分析，研究高压线路纵联差动保护对故障电网安稳运行具有重要的现实意义。 3 国内外的研究现状和发展趋势 随着微波通信技术、光纤通信技术的发展和其在电力系统通信中的逐渐应用, 又先后出现了输电线路的微波电流差动保护和光纤电流差动保护。在国外, 日本就有分相电流差动微波保护。在我国, 也较早地开展了输电线路的分相电流差动微波保护的研究。由于光纤通信在电力通信系统的使用较少, 需为光纤电流差动保护配设专用光缆, 所以, 光纤电流差动保护通常被设计用于短距离输电线路。由于电力通信及其它诸多原因, 微波、光纤电流差动保护在我国电力系统继电保护中的实际应用却一直非常之少[1]。 目前在输电线路上常见的通信方式一般采用载波通信和光纤通信。常规载波通信都是“点对点”方式下传送闭锁信号或允许信号，也仅限于简单的信号命令。前些年受限于平台技术，微机保护自带的光端机只能提供一组光纤收发接口，不便适用在多端线路中。但随着技术的发展，现在已经可以提供两组光纤通信接口，为多端线路保护提供了充分的通道资源 [2] 。 在国外, 数字式电流差动保护的应用较多, 尤其是在日本和英国, 数字式电流差动保护是输电线路主保护中应用最多的保护;在其它国家也有应用。随着通信技术的向前发展和光纤等通信设备的成本下降, 近几年, 我国的通信发展很快, 电力通信系统中也在逐步应用光纤通信。不少地方已经引进了日本东芝公司、英国GEC 公司和ABB 公司的数字电流差动保护装置。这些装置可用于数字微波或光纤通信系统、以及短距离的专用光纤通道上[3] 。 高压线路电流差动保护, 在我国之所以应用不广泛的原因, 正如前面所述, 是由于它对通信通道的依赖。它不能够利用目前我国高频保护中用得最为广泛的电力线载波通道来实现。另外, 对于数字式高压线路电流差动保护来讲, 线路各端保护装置的同步交流采样, 也是其技术的一个关键[4]。高压线路电流差动保护所采用的通信媒介, 与输电线路无直接的联系, 继电保护信号的传输可完全不受输电线路故障的影响;相比通过电力线载波通道传递继电保护信号的高频保护, 其通信可靠性会更高。电力微波、光纤通信的频带较宽, 相比电力线载波通道, 能为继电保护传递较多的信号,