殷柯[1]2002年在《高压电网继电保护装置故障仿真系统研究》文中提出针对省网继电保护工作的实际情况，分析研究了继电保护运作中数据管理的任务和特点，提出利用先进的关系型数据库技术来实现数据的有效管理；根据继电保护动作原理，提出用计算机数字仿真技术来模拟电力系统发生故障时继电保护装置的动作行为，以检验继电保护装置整定结果的正确性。 在以上思想的指导下，设计开发了高压电网继电保护数据管理与图形化仿真系统。系统主要包括：继电保护数据管理子系统、继电保护仿真子系统和一个电力系统接线图绘制软件。其中，数据管理系统主要完成数据的组织和管理工作；仿真系统模拟电力系统故障时继电保护的动作行为，分析校验继电保护整定值；电力系统接线图绘制软件为仿真分析提供图形化的直观界面。 系统经过整体设计、模块开发和实例校验，较好地实现了各项功能，具有功能齐全、使用灵活方便等特点。
戚宣威[2]2016年在《交直流电网复杂暂态过程及继电保护关键技术研究》文中认为随着智能电网国家战略的推进,我国电网正在发展成为前所未有的交直流混联复杂电网,其规模迅速扩张、结构日益复杂、技术不断改进、运行灵活多变。电网发生的单一故障若不能及时阻断,将会在交直流系统间引起连锁演变的复杂事故过程。继电保护作为电力系统安全防护的第一道防线,其可靠迅速的动作对于遏制事故扩大发展、维护系统稳定运行至关重要。然而,由于电网复杂性的增加,系统中大量存在的变压器、电流互感器等非线性铁磁元件将产生和应交互作用,并引发复杂的电磁暂态过程；为了满足远距离、大容量的送电需求,直流输电、串联补偿等新型输电技术在电网中得到了广泛应用,造成了复杂的故障模式及演变特征。这些问题使得现有继电保护难以满足复杂大电网的安全防护要求,导致保护误动、拒动事故频发,严重威胁交直流系统的稳定运行。论文以适应智能电网安全防护需求为目标,围绕交直流电网复杂暂态过程及继电保护关键技术开展研究工作。变压器空投将使得邻近运行变压器发生和应涌流,并给相邻正常运行元件的差动保护造成误动隐患。和应涌流以其形式的多样性、产生的隐蔽性和机理的复杂性而成为备受关注的研究热点。现有对和应涌流的机理分析往往假设运行变处于空载状态,难以反映发变组、变电站以及直流换流站中运行变压器带载运行的真实情况。关于和应涌流及其对差动保护影响的研究尚待进一步深化。论文从理论分析、数字仿真和动模试验等层面研究了运行变非空载情况下的多侧涌流和应交互作用。解析分析了运行变带无源负载、有源负载以及与发电机相连等情况下复杂和应涌流的产生机理与基本模式,并通过数字仿真进行了验证。开展了和应涌流动模试验,总结提炼了和应涌流的影响因素与电气特征。提出了基于站域信息共享和基于运行变压器饱和磁通计算的两种不同原理的和应涌流识别方法,以提高差动保护在复杂和应涌流期间的可靠性。由于和应涌流、励磁涌流等因素的影响,电网一次电流暂态过程更加复杂多样,增加了保护用电流互感器暂态饱和特性的分析评估难度。论文构建了一种电流互感器复杂暂态饱和特性数字仿真分析平台,该平台可根据实际分析需要,灵活组态模拟和应涌流、转换性故障及重合闸等不同形式的电力系统复杂暂态过程,并通过选配所开发的TPY级、PR级和P级等不同类型电流互感器的精确数字仿真模型,能够实现电流互感器复杂暂态特性及差动保护动作性能的分析评估,从而为电流互感器的设计选型、运行维护与事故分析提供指导。此外,基于磁动势等值原理、采用多类型工业实用的电流互感器构建了电流互感器物理模型,通过动模试验深化研究了电流互感器的暂态饱和特性,并根据试验结果构建了仿真平台中的互感器精确数字仿真模型。现场发生多起变压器空投导致相邻正常运行元件差动保护误动的事故,这类误动问题涉及变压器的和应涌流、励磁涌流,同时还与互感器饱和相交织,至今仍未掌握和认识这类变压器、电流互感器多非线性铁磁元件和应交互作用的机理,揭示引起保护误动作的根本原因。本文结合理论分析、数字仿真以及现场录波数据,围绕变压器空投导致相邻正常运行的发电机、输电线路和变压器差动保护误动事件开展研究,分析了变压器励磁涌流、和应涌流以及互感器饱和等因素对差动保护的影响,揭示了穿越性励磁涌流导致的互感器饱和是引起差动保护误动的主要原因。通过研究表明,目前现场普遍使用的互感器饱和识别方法难以判断由复杂涌流所引发的互感器饱和,为此针对性的提出了一种基于二次电流非周期分量的互感器饱和识别判据,以防止差动保护在相邻变压器空投期间误动。串联补偿技术作为广泛应用的新型输电技术,在提高线路输电能力、改善电力系统稳定性的同时,也使得电网的结构参数与故障特性变得更加复杂,现有串补线路距离保护普遍采用缩小保护范围的方式以躲过正向串补电容出口故障时的超越误动,由此给串补输电系统的安全稳定运行带来了巨大风险。论文提出了一种串补线路边界保护新原理。该方法将串补电容作为异构边界,基于R-L微分方程、应用最小二乘算法求解故障距离,利用等传变原理解决了CVT暂态过程以及线路分布电容对测距精度的影响,能够根据测距结果的波动程度或者最小二乘算法拟合误差的大小,有效判断故障点与串补电容之间的相对位置关系,从而克服距离保护的超越误动问题,实现串补线路的单端量全线快速保护。直流输电技术的引入,使得电力系统的故障特性和演化过程更加复杂,同时带来了交直流系统保护协调配合的新课题。论文结合某省级交直流电网实际情况,围绕交流系统发生的短路故障、励磁涌流等暂态过程期间直流保护的动作特性开展研究工作,并提出了应对策略,主要内容包括：通过引入YD型换流变叁角形绕组零序环流作为制动量,以提高换流器桥差保护在交流系统发生扰动期间的可靠性；揭示了交流系统发生励磁涌流期间,直流侧谐波的产生与传导机理,并提出通过判断整流站交流母线电压与直流侧谐波电流之间的线性相关性,识别由励磁涌流所产生的直流谐波,从而防止直流谐波保护在励磁涌流期间误动。论文最后对所取得的主要研究成果进行了总结,并对下一步研究工作进行了展望。
徐妍[3]2015年在《智能电网环境下电力系统保护新技术的研究与探讨》文中研究表明随着我国智能电网的飞速发展,新设备和新技术的应用日新月异。超导限流器、超导电缆作为新设备的标杆在国家电网已有了示范应用,在稳态运行时能有效提高电网运行的经济性,在故障时能降低短路容量提高电网运行的安全性。分布式电源作为可再生能源重要的应用途径目前处于全面建设阶段,促进了低碳电力系统的发展。高级量测技术是智能电网的基础技术,其中光纤传感技术具有抗电磁干扰能力强、损耗低、传输频带范围宽等优点,在电力系统信息测量领域取得了比较好的应用效果。通信技术是智能电网的基础,我国具有完全自主知识产权的北斗卫星导航通信系统,可以在农村电力系统信息监控、电力线路巡监系统等领域具有良好的应用前景。智能电网环境下新设备和新技术的应用对电网运行提出了新的挑战。电力系统继电保护是电力系统安全运行的重要保障。超导限流器、超导电缆作为智能电网应用的新设备,在给电网运行带来优点的同时,也对电力系统常规继电保护产生了重要影响,比如由于超导电缆的特殊电气特性导致保护误动和拒动。分布式能源接入配电网是绿色能源的主要应用形式,使得配电网成为多源配电网,原有的配电网电流保护和距离保护已经不能适应多源配电网安全运行要求,需要寻求新的解决手段。光纤传感新技术需要适应和满足电力系统设备保护所需信息的特殊性,比如抗干扰能力强、测量精度高、实时性要求高等特点。北斗卫星导航新技术信息传送能力不够强,而电力系统保护和监测需要大量信息,如何将两者特性进行有效融合,是北斗在电力系统应用需要解决的重要问题。论文以智能电网环境下新设备和新技术的应用为背景,以电力系统保护为关键点,开展了以下研究工作：1、针对超导限流器、超导电缆新设备,研究了新设备投入电网运行时对电流保护的影响,并提出了可行的整定配置方法。论文首先从理论角度讨论了超导电缆和超导限流器在分别投入到线路对叁段式电流保护和零序电流保护的影响；然后在超导电缆和超导限流器联合投入后分析了对叁段式电流保护的影响,得到一般情况下限时速断保护需要重新整定、定时限过电流保护影响很小的结论,并研究了叁段式电流整定方法。随后又分析了对于零序电流保护的影响,发现联合投入后改变了线路零序网络结构,使得零序电流保护的Ⅰ段、Ⅱ段保护的保护范围减少,需要对其动作整定值重新整定,并研究了零序电流保护整定方法。2、针对超导限流器、超导电缆联合投入,研究了其对距离保护的影响,并提出了可行的整定配置方法。论文首先对于叁段式距离保护发现由于超导电缆的单位电容较大,超导限流器其电阻较大,其阻抗特性与常规线路的阻抗特性不同,会导致距离Ⅰ段、Ⅱ段保护的保护范围缩小引起保护拒动,并研究了叁段式距离整定方法。然后对于工频变化量距离保护发现设备联合投入后,当线路发生正向故障时会导致保护范围变小引起保护拒动,当发生反向故障时,由于超导电缆的容性电抗相对于感性阻抗要大得多导致电流反向,引起保护误动。并从超导电缆长度选取和整定值配置两个角度提出了解决方案。3、针对分布式新能源,研究了分布式电源接入配网后对电流保护的影响,结合超导限流器的应用,研究了应用超导限流器有效减轻分布式电源接入的不利影响,提出了超导限流器和电流整定协调解决方案,并确定了分布式能源的最大允许接入容量。首先论文针对反时限电流保护,将超导限流器装置应用于配电网络,在分析分布式电源接入对反时限保护的影响机制的基础上,所提出的超导限流器的最小参数配置解决了配电网反时限保护的协调问题。然后针对叁段式电流保护,提出选取超导限流器常导状态(故障)下阻抗及修改保护定值的方法,在考虑系统和分布式电源运行方式变化的前提下,很好地保证了保护的选择性。针对分布式电源接入的准入容量分析和研究,发现应用超导限流器可以有效提高DG的准入容量,并且分布式电源的接入位置不同会对接入超导限流器之后的准入容量产生较大的影响。4、针对光纤传感新技术,提出了一种基于分布式光纤传感技术的变压器绕组变形监测方法。论文首先根据光的电磁波动理论,从理论上分析了光纤弯曲传感器的工作原理。然后根据光的波动理论根据实验来证实了光时域反射(OTDR)传感系统的可行性。分析了通过分析光接收机接受到的光功率信号的大小与时间来判断变压器绕组的变形及变形发生的位置的精度。通过实验系统,发现论文所提方法可以实时监测到变压器绕组轻微机械变形量与变形发生的位置,具有的灵敏度高、抗电磁干扰、绝缘性好等优点,提高了变压器保护的可靠性。5、针对北斗卫星导航通信技术,分析了北斗通信系统应用于电力系统常规信道破坏时作为通信系统第叁道防线的可行性,并解决了故障过程中北斗信息通道有限导致的电力系统保护信息选择和排队等问题,提高了电力系统保护信息传输通道的安全性。论文首先对北斗导航通信系统进行详细的介绍,并对北斗通信与光纤通信等其他通信信道进行比较,分析了北斗通信系统应用于电力系统常规信道破坏时作为通信系统第叁道防线的可行性。然后分析应用过程中需要克服的单次通信数据量小、通信时间间隔大、没有可靠的数据传输机制等问题,并提出了可行的解决方案。随后针对故障过程中北斗信息通道有限而故障信息需要集中发生而产生的排队延时问题,构建了优先级队列的算法解决了并行数据接收的问题。最后针对故障信息同时大量输送问题,定义了保护重要性指标和优先级,保障了电网继电保护信息等实时性要求高的数据的接收问题。
李雄刚[4]2003年在《继电保护故障信息分析处理系统在电力系统的应用研究》文中提出在电力系统发生复杂故障或开关、保护存在较多误动、拒动以及因通讯中断而发生信息丢失等诸多不确定因素的影响下，目前基于开关和保护信息的诊断方法已经不能取得令人满意效果，必须寻找新的信息源。随着继电保护及故障处理系统的建立，丰富的故障信息为诊断进一步提供了基础。本人根据电力系统目前的实际运行情况和今后的发展，提出一种利用采集信息进行分层故障诊断的方法。对于复杂故障情况下利用故障处理系统进行研究，提出了虚拟保护的诊断思想，并建立相应的面诊断模型，有效地弥补了利用开关、保护诊断的局限性。 同时针对继电保护管理信息量大，类型多等特点，提出以WEB服务器和数据服务器构成的的继电保护信息管理系统。最后对继电保护故障诊断系统中常规和高级应用如故障测距等提出了应用展望。
孔凡东[5]2014年在《智能变电站站域后备保护开发与测试》文中进行了进一步梳理随着电网结构的日益复杂和运行方式的灵活多变,传统继电保护的配置难以同时兼顾选择性和灵敏性的要求。特别是按阶梯式原则进行配置和整定的传统后备保护,存在整定配合复杂、动作速度慢、故障潮流大范围转移容易引起后备保护连锁误动等一系列缺陷,对电网安全稳定运行带来了一定的风险。智能变电站应用了一系列新技术,并基于IEC61850标准实现了全站信息共享,为新型后备保护的研究提供了有利条件。本文围绕智能变电站站域后备保护,进行了站域后备保护新原理、实现技术以及测试方法的研究,完成的主要工作如下：提出了分布式主保护加集中式站域后备保护的智能变电站继电保护配置新方案,主保护按间隔独立配置,并配置集中式站域后备保护实现全站后备保护功能。研究了基于电流差动原理的站域后备保护方法,通过将变电站划分为不同的差动区,来实现故障判断与定位,并与主保护配合,实现全站的后备保护功能。利用PSCAD搭建典型220kV变电站仿真模型,验证了该原理的正确性。开发了基于电流差动原理的站域后备保护装置。该装置采用多处理器架构和实时多任务操作系统,支持IEC61850-9-2的SV和GOOSE通信,并通过过程层SV网和GOOSE网获取电压电流采样值、开关状态以及主保护动作信息,完成全站的后备保护功能。完成了基于数字继电保护测试仪的站域后备保护装置的测试,对数字继电保护测试仪和站域后备保护装置进行了配置,完成了正常运行状态、主保护拒动、开关拒动等测试项目,验证了站域后备保护装置动作逻辑的正确性。提出了基于RTDS的站域后备保护装置测试方案,并利用RTDS对站域后备保护装置进行了闭环测试。利用RTDS完成了变电站一次系统仿真模型的建立,设置了故障控制和断路器控制子系统,并配置了GTNET-SV和GTNET-GSE (GOOSE)模块,对站域保护装置进行了闭环测试。分别模拟了正常运行、区内故障以及区外故障等不同工况,分析了测试结果,验证了站域后备保护装置的动态性能。
苏日娜[6]2013年在《风电机组低电压穿越能力与风电场继电保护研究》文中认为当风力发电机的端电压降低到一定值以下而不脱离电网而继续维持运行时，并仍能为系统提供一定的无功以帮助其系统恢复电压的能力称作是低电压穿越能力。首先，在分析目前世界各国的有关风电场继电保护的配置情况的基础上，指出了风电机组继电保护、变流器的继电保护选择性或适用性存在的不足，并且指出了在风电场自身保护和系统保护的动作切除产生的故障之前，风电机组就已经脱网，而且将风电网等价于单侧电源的输配电网络，常没有考虑风电机组对系统短路的作用。其次，对所构建的风电机组低电压穿越能力及其相关系统继电保护之间配合的实现进行深入分析研究，这主要包括模型建立、各模块基本理论及其相应计算方法、验证分析等；在认真研究风电机组输出线以外的输电系统的元件故障、风电机组输出线的故障、风电场自身电网的故障以及风电机组产生故障的基础上，验证输电系统继电保护以及风电场自身保护所应有的配合关系。当整个电网出现故障时，具有低压穿越能力的风电机组通常是不会脱网的，因为它能直接忽略保护的动作时间，并且会与配套的继电保护之间形成密切的合作关系，直到故障消失后才会恢复正常。所以说，具有低电压穿越能力的风电机组能够确保机组在遇到电压突然降低的状况时尽最大可能与电网相连接，以维持正常的发电状态，以免电网出现更严重的故障。这不但能够降低风电机组对电网的冲击，同时还能使风电机组在故障时反复并网的次数降到最低。
闫晓卿[7]2013年在《特高压同步电网继电保护关键问题研究》文中指出我国电力能源和负荷中心逆向分布特点突出,无论是电力能源大容量长距离的输送,还是负荷中心区域电力资源更大规模的优化配置,都需要特高压同步电网的强大支撑。因此,特高压同步电网在继电保护领域出现的新问题值得深入研究,以充分发挥其第一道防线的作用,确保电力系统运行的安全和稳定。本文从“特高压同步大电网”和“两条1000kV特高压输电线路”两个角度对其继电保护配置中出现的关键问题进行了分析,主要分为如下五个方面。首先,同步大电网中振荡现象出现频繁且影响严重,如果处理不当往往成为大停电事故的主要诱因之一。我国距离保护振荡闭锁原理多年来在对电力系统振荡的处理中发挥了重要的作用,根据电网多年运行经验和统计数据,振荡闭锁短时开放时间通常取为150-300ms,但是考虑到系统条件和运行方式极为多变,短时开放时间的整定始终没有较为严谨的理论证明,这也是我国振荡闭锁原理的一个空白。故本文综合考虑各影响因素选取了比较合理的系统模型,建立起使距离保护测量阻抗摆入其二段保护范围的等效摆入功角和系统振荡最初一个周期内转子运动特性之间的数学关系,对短时开放时间进行了比较具有创新性的理论证明,权作抛砖引玉,以期能够作为我国振荡闭锁理论的重要补充。另一方面,系统振荡过程中的正确选相也是继电保护领域的一个难题,本文以目前广泛使用的零负序电流比相辅以阻抗测量元件确认的选相原理为基础,深入分析了阻抗测量元件在系统振荡过程中的行为特性,提出了一种适用于系统振荡过程的选相新原理,即在辅助阻抗测量元件判定程序中增加200ms固定延时,以等待非故障相或两非故障相的相间测量阻抗摆出距离保护叁段动作区域,固定延时的选择从工程角度考虑了系统振荡周期、主保护和后备保护配合原则等因素。新选相策略与现行保护接口方便可靠,目前已配置于部分较高电压等级输电线路的保护配置之中做进一步的完善和改进,具有比较突出的工程价值。第叁,晋东南—南阳—荆门特高压示范工程对我国特高压同步电网的建设有十分重要的意义,本文就此线路中的各种保护配置做了详细的RTDS仿真实验,发现晋东南—南阳段送电线路晋东南侧出口附近发生单相接地故障后,南阳侧保护安装处测量的零序电流会发生非常严重的畸变,对主保护所采用的零序电流纵联差动保护和零序方向纵联保护,以及后备保护所采用的两段式零序方向过电流保护和反时限零序过电流保护造成严重威胁。利用拉普拉斯变换和节点电压法对零序等值网络进行了分析,发现畸变主要由晋东南侧串联补偿电容的放电振荡过程引起,进而提出了利用突变量启动信号强制触发串补电容火花间隙的工程化实用改进方案,并对信号传输延迟和串补站阻尼装置的选择等重要影响因素进行了灵敏度分析。RTDS实验验证了所提改进方案的准确性和可行性,具有比较突出的工程价值。第四,淮南—皖南—浙北—沪西特高压工程是我国第二条1000kV特高压输电线路,全程采用平行双回线布置方式,带来的新问题就是特高压送电线路中比较严重的线间和相间互容,在某些故障情况下会使潜供电流和恢复电压不能满足熄弧和绝缘恢复的要求,影响自动重合闸装置的成功率。目前广泛采用中性点经小电抗器接地的并联电抗器双回补偿模式抑制其影响,但当平行双回线路处于检修状态时,为了正常运行线路发生故障后重合闸的顺利进行和检修线路人员设备的安全,需要保证两条平行线路之间电气联系的可靠隔离,从而对补偿精度产生较大影响。特别是在发生最严重的同名相跨线故障后,潜供电流不符合熄弧要求。针对这一问题,本文分别从补偿的精确性,操作的可靠性和装置的经济性角度提出了双回补偿模式的叁种优化措施,适用于平行双回线路正常运行状态和检修状态。RTDS仿真验证了叁种优化措施对各种故障后的潜供电流和恢复电压均有良好的抑制效果。最后,特高压同步电网紧邻负荷中心,输电走廊的日益匮乏和系统运行方式的灵活多变使同杆并架多回输电线路,尤其是部分同杆多回线的布置方式所占比重逐步增大。故本文提出了一种适合于同杆多回线各种布置方式下的故障测距新原理,其最为突出优势是不要求两端采样数据的同步性,并在算法中引入了同步补偿算子,从算法原理上消除了同步采样这一常用假设带来的误差。同步补偿算子计算方式简单,无需利用迭代等复杂算法。同时,此原理基于输电线路分布参数方程,仅需要所研究线路两端保护安装处测量的正负序电气量,除纵联保护信道外不需要额外的通信设备,从算法原理上彻底规避了不均匀零序耦合和特高压线路较大分布电容造成的影响。本章所提出的故障定位算法原理明确,结果可靠,对于同杆多回线各种布置方式下发生的单线故障或跨线故障均可以进行准确定位,且已配置于我国1000kV交流特高压输电线路继电保护装置之中,现场运行情况表明了上述理论分析的准确性。综上所述,本文以工程建设为导向,就特高压同步电网建设初期在继电保护领域出现的五个关键问题进行了较为深入的研究,具有比较突出的工程价值和科研意义。
王超[8]2007年在《电力系统可靠性评估中的几个重要问题研究》文中研究表明我国电网正处于高速发展时期，随着“全国联网、西电东送”战略的进一步实施，不远的将来将形成全国性的交直流混合电网。电力系统规模的不断扩大，在带来显着经济、社会效益的同时，也给系统的安全可靠运行带来极大隐患。尽管现代电网的设计运行技术近年来取得了长足发展，但仍不可能完全避免大电网瓦解事故的发生。因此，对电力系统可靠性问题的研究具有明显的工程应用价值和现实意义。本文就电力系统可靠性评估中的几个重要问题进行了探讨，所做的主要工作有：(1)提出了一种适合我国电力系统特点的用户停电损失调查方法，就调查内容与方法进行了研究，提出可靠性预防费用、可靠性溢价费用、可靠性折价费用等概念。对我国电力系统可靠性现状进行了分析，计算得到我国电力系统元件最近5年的平均可靠性指标及6个在运直流系统的平均可靠性指标。(2)基于Markov状态空间法，建立了一种符合目前超高压电网线路保护实际配置的模型。该模型可以较全面地考虑继电保护装置的自检及在线监视功能对其可靠性的影响，并反映当前超高压电网线路保护冗余配置的特点；基于所建立的模型，对主保护动作的可靠性与保护系统的可用性进行了分析，研究了元件故障率对系统可用性的影响，探讨了保护最佳检修周期的确定原则。(3)将一种可靠性分析方法——GO法引入到继电保护可靠性分析中。研究表明，基于状态概率公式推导的方法可对系统进行精确的定量分析，但当系统中包含有共有信号时分析将变得十分复杂；针对这个问题，探讨了一种新的含共有信号系统精确定量计算方法，该方法无需非常繁琐地推导信号流联合概率的表达式，而且易于编程实现；基于故障树法对同一系统的分析结果证明了GO法在继电保护可靠性分析中的可用性与正确性；通过对两种方法的比较，表明了GO法在系统建模等方面所具有的独特优势。(4)进一步探讨和发展了GO法在典型的可修复系统——特高压直流输电系统中应用的理论与算法。结合特高压直流输电系统的实际工况，探讨了串联结构存在相关性时的等效模型算法；开发了相应的GO程序；通过对比不考虑元件相关性时所得到的结果，说明了发展可修复系统可靠性分析中GO法理论与算法的必要性与先进性。(5)对大区电网的失步解列配置问题进行了探讨。通过对我国西北电网的仿真研究，提出了大区电网失步解列配置的一种新见解，提出主要失步机群、次要失步机群等概念，探讨了目前工程中的失步解列判据存在的问题，对实际工程应用有一定的参考价值。
刘益青[9]2012年在《智能变电站站域后备保护原理及实现技术研究》文中研究指明长期以来,传统的阶梯式后备保护存在动作延时长、整定配合困难、容易引起连锁跳闸事故等缺陷,始终是电网稳定运行的薄弱环节,已经越来越不适应智能电网的建设要求。智能变电站中采用了非常规互感器、智能一次设备和IEC61850通信标准等新技术,实现了信息采集的数字化、信息传输的网络化以及信息建模的统一化,为研究基于信息共享的新型后备保护提供了极为有利的条件。据此,本文围绕适用于智能变电站的站域后备保护原理及实现技术进行深入研究,完成的主要工作如下：提出了电流差动站域后备保护原理(Substation-area Differential Backup Protection, SDBP)及实现方法。对站域保护做了明确定义,分析了站域保护概念的内涵和外延。定义了边界差动区、站内差动区、元件差动区和搜寻差动区等不同类型的差动区。SDBP根据各差动区的动作状态可以精确定位故障元件,并根据主保护动作信息和断路器位置信息完成整个变电站的后备保护功能。SDBP摈弃了传统后备保护的阶梯式整定原则；动作时间固定并小于一个时间级差；具有绝对的选择性和较高的灵敏度；不受潮流转移引起的过负荷影响,避免了传统后备误动引起的连锁反应。讨论了SDBP的差动判据动作特性、整定原则及灵敏度等关键问题；分析了TA饱和、励磁涌流对SDBP的影响及对策。利用PSCAD仿真软件,对正常运行状态、区内外各种类型故障进行了大量仿真实验,验证了SDBP原理的正确性。针对站域后备保护数据处理量极大的特点,提出了适合于SDBP原理的数据处理新方法,即以傅里叶运算为基础的实用修正算法。新方法不需要进行数据插值和采样率转换,而是直接对采样值序列进行傅里叶运算,然后根据实测的信号频率对有效值和相位进行修正。相比于全数字化保护中广泛采用的数据插值、抽取的预处理方法,新方法大大缩减了计算量,并省去了抗混迭低通滤波环节,从而避免低通环节引入的附加量化误差和滤波器延时。通过ATP和MATLAB等工具验证了新方法完全适用于SDBP等采用相量比较原理的继电保护应用。提出了基于窄带滤波器的变数据窗相量求取新算法—NBDF-Phaselet算法。先利用1/4周期数据窗的Phaselet算法得到窄带滤波器的近似初值,对采样值序列进行窄带滤波,再使用不同数据窗长的Phaselet算法进行精确相量估计。采用新算法后,站域后备保护可以接收相邻变电站的Phaselet数据替代采样值数据,可有效降低SDBP原理对站间数据通信的要求,简化了站域后备保护的设计。通过PSCAD和RTDS试验数据,验证了NBDF-Phaselet算法应用于相量电流差动原理的有效性。设计了站域后备保护装置的实现方案,研制了满足站域后备保护需求的高性能软硬件平台,采用了CPU+DSP的多处理器架构和嵌入式实时多任务操作系统。由PowerPC模块完成管理和网络通信等功能,具备过程层多路千兆以太网通信接口；采用浮点DSP作为数据协处理器。软件上对采样值传输、GOOSE信息的收发等关键模块进行了优化设计,提高了信息处理的实时性。建立了符合IEC61850标准和Q/GDW396标准的站域后备保护信息模型。提出了基于IEC61850标准利用EoS和广域以太网技术扩展过程层网络直接传输采样值的通信方案。
薛艳霞[10]2014年在《基于高压电网的有限广域智能保护的研究》文中指出随着国民经济发展要求的提高与科学技术的发展进步,以及我国能源建设中电力工业大发展时期的到来,能源建设对持续性、可靠性供电要求的提高,国民经济建设对优质、可靠、稳定的电力供应正成为广大电能用户的普遍要求。过去经常采用的传统的后备保护,一般是由阶梯式的距离保护和过流保护等构成,无论是距离保护还是过流保护都是就地采集被保护元件的电气量信息及开关量信状态,各个相邻的电力元件的继电保护装置,根据整定的保护定值完成相互之间的动作配合,从而确保继电保护动作的选择性。上述保护模式的缺点比较明显,即为保证各个相邻电力元件的继电保护实现相互配合,不可避免的导致保护定值整定工作计算复杂、配合困难,同时后备保护的动作时限较长,自适应能力较差。随着电网规模的建设发展,网架结构的日趋复杂,传统的继电保护系统面临着的问题日益突出,各个元件后备保护之间的整定计算越来越复杂,定值配合越来越困难,难以灵活适应网架结构或者运行方式的突变。在日益复杂的电网运行环境下,建立具有高度适应性的继电保护系统,能够有效地解决现有的继电保护系统存在的适应能力不够理想等问题,进而从根本上实现在复杂故障环境下、电网非正常运行方式下,提高保护装置动作的安全性和可靠性的目的。当前,国内继电保护在装置硬件及软件功能等技术层面已经较为完备,在诸如保护理论、保护配置、制造工艺、运维管理等各个方面都达到了比较高的水准,形成了完整的保护体系,在实际的电网运行中充分发挥了“第一道放线”的作用,有效保障了电网的安全稳定运行。然而,随着国家电网公司“建设特高压电网”、“建设智能电网”战略的贯彻实施,我国正在逐步建成以特高压为主干的、超大规模的复杂互联电网,并由此对继电保护专业领域提出了更高的需求。于是,基于广域的和丰富信息构建的广域继电保护系统,提上研究日程,广域继电保护系统是解决当前高压电网(特高压电网)继电保护存在问题的有效途径。科学技术的发展,为实现广域继电保护提供了有力的技术支撑。广域保护系统包含叁种功能：继电保护功能,安全自动控制功能,紧急控制功能。当电网发生故障时,通过对故障类型进行快速分类、对故障位置进行快速定位,从而实现快速切除故障的目的。由广域保护的智能装置部分来完成对后备保护的推理和决策,以较短的动作延时,发出跳闸命令,迅速切除故障,以此来构建电网“第一道防线”。利用广域信息技术和智能化信息技术,提升继电保护灵活适应复杂电网运行工况的能力,改进继电保护应对大型电网突发性灾害的功能,能够更好的发挥继电保护作为电网安全的“第一道防线”的突出作用。智能技术的主要特征是信息化、自动化、和互动化,上述叁个特征是依靠信息平台和通信技术来实现的。因此,建立基于信息构成的广域继电保护系统,是改善电力系统继电保护性能、提升后备保护功能、适应智能电网发展的必由之路,极具可行性研究价值。本文认为,基于我国电网发展的实际,位于电网“第一道防线”的继电保护系统,是整个电网实现安全、稳定运行的基石,而利用广域信息技术和智能化信息技术,能够有效提升继电保护在适应复杂电网运行工况和应对电网灾害事故的性能,在当前建设“特高压电网”、“智能电网”背景形势下,对于保障整个电力系统的安全稳定可靠运行,具有极其重要的理论价值和现实的研究意义。本文结合我国电网的实际运行状况,以改善高压电网继电保护性能为目标,提出了一种有限广域智能保护系统,该保护系统是基于智能化技术与有限广域电网信息的融合。本文对课题研究背景进行了探讨,着重对保护的系统配置、保护的跳闸策略等方面,进行了深入的分析、探讨和研究。该保护系统的建立,将有助于提高我国高压电网继电保护的技术水平,同时也为电网继电保护适应智能电网建设提出了一种研讨途径和发展方向。
参考文献：
[1]. 高压电网继电保护装置故障仿真系统研究[D]. 殷柯. 南京理工大学. 2002
[2]. 交直流电网复杂暂态过程及继电保护关键技术研究[D]. 戚宣威. 华中科技大学. 2016
[3]. 智能电网环境下电力系统保护新技术的研究与探讨[D]. 徐妍. 东南大学. 2015
[4]. 继电保护故障信息分析处理系统在电力系统的应用研究[D]. 李雄刚. 广东工业大学. 2003
[5]. 智能变电站站域后备保护开发与测试[D]. 孔凡东. 山东大学. 2014
[6]. 风电机组低电压穿越能力与风电场继电保护研究[D]. 苏日娜. 华北电力大学. 2013
[7]. 特高压同步电网继电保护关键问题研究[D]. 闫晓卿. 华北电力大学. 2013
[8]. 电力系统可靠性评估中的几个重要问题研究[D]. 王超. 浙江大学. 2007
[9]. 智能变电站站域后备保护原理及实现技术研究[D]. 刘益青. 山东大学. 2012
[10]. 基于高压电网的有限广域智能保护的研究[D]. 薛艳霞. 山东大学. 2014
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