混压同塔输电线路跨电压故障计算及对保护影响分析

摘要

随着我国经济的发展，土地资源日趋紧张。当前城市中许多新建输电线路多采取在已有的双回线路上进行改造的方式，扩建成混压同塔多回输电线，以节约输电走廊。输电线路担负着传送电能的重要任务，是电力系统的命脉，发生故障时保护正确动作对于电力系统安全稳定具有重要意义。论文中定义“混压同塔输电线”为不同电压等级的同塔输电线路，“跨电压故障”为分属不同电压等级线路之间的跨线故障。混压同塔多回输电线路具有各回线之间耦合复杂、线路参数不对称等特点，传统故障分析方法已不再适用，不同电压等级系统内的继电保护均受到了冲击。受线路架设方式影响，混压同塔线路中的跨电压故障多发，该故障类型对电力系统安全稳定运行影响很大。因此对混压同塔输电线路跨电压故障进行故障分析和继电保护的影响分析非常重要。为此，论文分析了混压同塔跨电压故障的故障计算问题，研究不接地故障时低电压系统内的过电压问题及对各类原理保护影响问题。所做主要工作如下:
　　(1)创新提出多复合序网图的方法解决弱电强磁环境下混压同塔线路跨电压故障电流计算问题。避免了高阶的矩阵运算，可以实现各类跨电压故障电流的准确计算。使用此方法分析故障特征简单明了。
　　(2)提出应用叠加原理结合多复合序网图的方法解决有强电联系时的混压同塔线路跨电压故障问题。将此系统的故障计算按照叠加原理分解为弱电强磁系统和有强电联系的附加电流源部分。叠加原理和多复合序网络图的方法基本涵盖了所有类型的混压同塔输电线路跨电压故障计算。分析表明，多复合序网络图和叠加原理能够很好的解决弱电强磁和强电联系系统情况下的故障电流计算问题，并且故障特征与单线故障有较大区别。
　　(3)提出了跨电压不接地故障时，低电压系统内的过电压问题。得到跨电压不接地故障情况下故障点对地电压的计算表达式。准确分析不同系统电源相角差和阻抗比与对地电压大小的关系。分析表明，跨电压不接地故障会对低电压系统造成过电压冲击，并且在相角差为0°、两系统综合阻抗比最小时，过电压最大。
　　(4)研究了混压同塔线路跨电压故障对主要继电保护原理的影响问题。具体分析了选相、距离、零序、分相电流差动等各类保护原理判据与两系统电源相角差和两系统阻抗值之间的关系。分析表明，在跨电压接地与不接地的情况下，选相、距离、零序、分相电流差动保护等各类原理的保护均会受到影响，并且影响大小随着相角差和两系统阻抗值的变化而变化。
　　按照实际混压同塔四回线的参数，在PSCAD搭建了对应模型，一一验证了上述的理论分析，同时研究了实际电网在上述问题下的各类继电保护问题。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 混压同塔输电线路跨电压故障计算研究现状

1．3 混压同塔输电线路跨电压故障对保护影响研究现状

1．4 论文主要研究工作

第2章 混压同塔线路跨电压故障分析的思路和方法

2．1 引言

2．2 多复合序网图的提出及应用

2．2．1 跨电压接地故障

2．2．2 跨电压不接地故障

2．3 计及互感影响的多复合序网图

2．3．1 混压同塔四回线正、负、零序阻抗等效过程

2．3．2 计及互感的混压同塔四回线跨电压故障多复合序网络图及故障计算

2．3．3 小结

2．4 计及强电联系的多复合序网图及叠加原理的应用

2．4．1 叠加原理的应用

2．4．2 强电联系的等效电流源系统的多复合序网图

2．4．3 弱电强磁系统短路计算及叠加

2．5 仿真验证

2．5．1 强电联系的等效电流源系统故障电流仿真验证

2．5．2 有强电联系的系统故障电流仿真验证

2．6 本章小结

第3章 混压同塔线路跨电压短路时系统中电气量值的计算

3．1 引言

3．2 测量电流计算

3．2．1 电流分配系数的计算

3．2．2 保护安装处的测量电流计算

3．3 故障点电压计算

3．3．1 短路点对地电压计算方法

3．3．2 故障点对地电压与相角差的关系

3．3．3 故障点电压与阻抗比大小的关系

3．3．4 故障点电压与相角差和阻抗比关系

3．4 仿真验证

3．4．1 故障点对地电压与相角差的关系验证

3．4．2 故障点电压与阻抗比大小的关系验证

3．5 本章小结

第4章 混压同塔线路跨电压故障对选相元件影响分析

4．1 引言

4．2 相电流差突变量选相

4．3 相电流差突变量选相适应性分析

4．3．1 相电流差突变量计算

4．3．2 适应性与相角差的关系

4．4 仿真验证

4．4．1 相电流差突变量实例计算

4．4．2 选相适应性与相角差的关系实例计算

4．4．3 仿真验证上述算例

4．5 本章小结

第5章 混压同塔线路跨电压故障对距离保护影响分析

5．1 引言

5．2 跨电压故障对故障相距离保护的影响分析

5．2．1 单相故障对接地距离保护影响分析

5．2．2 多相故障对相间距离保护影响分析

5．3 跨电压故障对非故障相和非故障线路距离保护的影响

5．4 仿真验证

5．4．1 单相接地故障对接地距离保护影响验证

5．4．2 单相不接地故障对接地距离保护影响验证

5．5 本章小结

第6章 混压同塔线路跨电压故障对零序保护和差动保护影响分析

6．1 引言

6．2 跨电压故障对零序保护的影响分析

6．2．1 零序方向元件影响分析

6．2．2 零序电流影响分析

6．2．3 零序纵联保护影响分析

6．3 跨电压故障对差动保护影响分析

6．3．1 不计邻侧故障电流分量

6．3．2 计及邻侧故障电流分量

6．4 仿真验证

6．4．1 对零序保护影响的验证

6．4．2 对差动保护影响验证

6．5 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 论文所做工作结论

7．2 工作展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

攻读博士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介