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高压直流输电系统以其输送距离长、功率大、低损耗等独特优势在电力系统中发挥重要作用,其运行稳定性和安全性要求很高。快速切除系统中故障成为系统保护设备、提供优质电能的有效措施之一。从现有直流输电工程运行可见,线路故障是系统停运主要原因,且现有直流线路保护存有缺陷。因此迫切需要进行直流输电线路保护研究、提高直流输电线路保护可靠性。
本文针对直流输电系统特殊性,进行直流输电线路新型保护——行波保护和暂态量保护原理、算法研究。主要工作内容:
1.基于PSCAD/EMTDC电力系统电磁暂态仿真软件中大电网CIGRE标准直流输电模型,完善成双极直流输电系统仿真模型,并进行系统正常运行及不同故障类型仿真分析;
2.对ABB公司和SIEMENS公司的直流输电线路主保护算法仿真测试,指出现有保护存有的缺点。针对性解决现有保护问题和研究新型保护;
3.针对现有保护高阻接地拒动的问题,构成直流输电线路电流行波极性比较式保护方案。当线路内部故障时,测得线路两端电流行波极性相反;外部故障时两端极性相同。通过小波模极大值提取线路两端电流初始行波极性构成保护判据。并完成该保护整套方案,启动判据基于电流差检测系统故障;故障对故障极造成故障分量大的特点形成故障及元件判别原理。进行大量仿真验证该方案的可靠性;
4.分析直流输电系统频率特性,直流滤波器和平波电抗器构成直流线路“边界”对高频明显衰减,构成直流输电线路边界保护算法。学习分析改进递归小波变换幅值特性,以改进递归小波变换提取特定中心频率的电流分量幅值。经过仿真研究分析,该算法能准确判别线路区内、外故障,并不受过渡电阻、故障类型等影响。
通过学习研究,在总结研究成果、大量阅读文献基础上,对高压直流输电线路保护的发展前景进行展望,提出了该领域尚待解决的问题。