基于故障初始角與過(guò)渡電阻的線路母線暫態(tài)保護(hù)方法研究.pdf

1、隨著我國(guó)超高壓電網(wǎng)的迅速發(fā)展，超高壓輸電線路和母線對(duì)繼電保護(hù)的動(dòng)作速度和可靠性提出了更高要求。根據(jù)系統(tǒng)故障時(shí)產(chǎn)生的暫態(tài)量而構(gòu)造的暫態(tài)保護(hù)具有超高速性能，但是它的可靠性卻有待提高。論文就這一種新繼電保護(hù)技術(shù)開(kāi)展了深入系統(tǒng)的研究。首先研究了故障暫態(tài)量的產(chǎn)生機(jī)理，從理論上分析影響故障暫態(tài)量產(chǎn)生的基本因素。論文的研究表明，暫態(tài)保護(hù)可靠性不高的一個(gè)根本原因是傳統(tǒng)方法沒(méi)有考慮故障初始角與過(guò)渡電阻的影響。為解決這一問(wèn)題，本論文根據(jù)實(shí)際工程中輸電線路和

2、母線系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了幾種暫態(tài)保護(hù)方案，理論分析表明它們具有較好的優(yōu)越性。ATP/EMTP仿真驗(yàn)證了這些原理的正確性。
　　論文的研究成果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　(1)提出了兩種計(jì)算故障初始角的方法
　　從理論上分析研究了故障行波在三相輸電線路上的模分量傳播特性，推導(dǎo)出利用故障模分量計(jì)算故障初始角的方法。從理論上研究三相架空輸電線路的相位系數(shù)特性，提出了基于相位系數(shù)的故障初始角計(jì)算方法。
　　(2)建立了基

3、于故障初始角、過(guò)渡電阻的暫態(tài)量歸算模型
　　深入研究了故障暫態(tài)量與故障初始角、過(guò)渡電阻的關(guān)系，建立起故障暫態(tài)量按故障初始角、過(guò)渡電阻的歸算模型，消除了故障初始角、過(guò)渡電阻的影響。
　　(3)提出了基于故障初始角、過(guò)渡電阻歸算的暫態(tài)保護(hù)方法
　　○1A提出了基于故障初始角、過(guò)渡電阻歸算的線路單端暫態(tài)保護(hù)方法
　　根據(jù)母線兩回線路出口端暫態(tài)量的差，提出了新型的線路單端暫態(tài)保護(hù)。保護(hù)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，通過(guò)將故障特征量進(jìn)行歸算

4、的方法消除了故障初始角、過(guò)渡電阻的影響。該方法可以保護(hù)連接于同一條母線的兩回線路，保護(hù)范圍是傳統(tǒng)保護(hù)的兩倍，如果按照傳統(tǒng)保護(hù)配置方法配置保護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)雙重化。
　　○2提出了基于故障初始角與過(guò)渡電阻歸算的母線暫態(tài)保護(hù)方法
　　根據(jù)在母線的各條線路出口端觀測(cè)到的故障暫態(tài)量瞬時(shí)幅值，建立起故障暫態(tài)量瞬時(shí)幅值的歸算模型，提出了一種新型的母線暫態(tài)保護(hù)方法。本方法消除了故障初始角、過(guò)渡電阻的影響，顯著提高了保護(hù)可靠性。
　　

5、○3E提出了基于故障初始角與過(guò)渡電阻歸算的分布式母線暫態(tài)保護(hù)方法
　　根據(jù)在母線一條線路的出口端監(jiān)測(cè)到的故障暫態(tài)電流行波方向和故障暫態(tài)電流瞬時(shí)幅值，應(yīng)用將故障暫態(tài)電流瞬時(shí)幅值進(jìn)行歸算的方法，提出了一種新型的分布式母線暫態(tài)保護(hù)方法。該方法消除了初始角、過(guò)渡電阻的影響，顯著提高了保護(hù)可靠性。
　　本方法能同時(shí)保護(hù)一條母線和一回線路，只需從一條回線路提取故障暫態(tài)信息，無(wú)需同其它保護(hù)單元交換信息，一個(gè)保護(hù)單元出現(xiàn)故障或退出運(yùn)行，不影

6、響其它保護(hù)單元的正常運(yùn)行，每個(gè)保護(hù)單元具有完全的獨(dú)立性，符合繼電保護(hù)裝置分散下放安裝到開(kāi)關(guān)站的發(fā)展趨勢(shì)要求。相對(duì)于已有的分布式母線保護(hù)，本方法原理更加簡(jiǎn)單，可靠性提高。
　　A○4EA提出了基于故障初始角與過(guò)渡電阻歸算的方向比較縱聯(lián)暫態(tài)保護(hù)方法
　　根據(jù)在線路兩端檢測(cè)到的母線內(nèi)側(cè)與外側(cè)的故障暫態(tài)量能量差，建立起故障暫態(tài)量能量差的歸算模型，提出了一種方向比較縱聯(lián)暫態(tài)保護(hù)新方法。本方法消除了初始角、過(guò)渡電阻的影響，顯著提高了保護(hù)

7、可靠性。
　　一套本原理的方向保護(hù)可以同時(shí)為兩條線路提供故障方向判斷，平均起來(lái) n回出線最多僅需要n套本原理的保護(hù)裝置即可保護(hù)所有出線，相比傳統(tǒng)的方向縱聯(lián)保護(hù)必須在每回線路兩端都配置一套保護(hù)裝置，共配置兩套保護(hù)裝置而言，可以節(jié)省大量投資。
　　(4)提出了基于故障初始角、過(guò)渡電阻與機(jī)器學(xué)習(xí)的智能暫態(tài)保護(hù)方法
　　○1E提出了基于故障初始角、過(guò)渡電阻與SVM的線路單端智能暫態(tài)保護(hù)方法
　　根據(jù)在母線的兩條線路出口端

8、的暫態(tài)量的差，提出了一種新型的線路單端智能暫態(tài)保護(hù)。該保護(hù)算法將故障特征量、故障初始角、過(guò)渡電阻作為SVM輸入向量，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)的方法消除故障初始角、過(guò)渡電阻的影響，顯著提高暫態(tài)保護(hù)可靠性。該方法可以保護(hù)連接于同一條母線的兩回線路，保護(hù)范圍是傳統(tǒng)保護(hù)的兩倍，如果按照傳統(tǒng)保護(hù)配置方法配置保護(hù)，可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)雙重化。
　　A○2EA提出了基于故障初始角、過(guò)渡電阻與SVM的分布式母線智能暫態(tài)保護(hù)方法
　　根據(jù)在母線一回線路的出口端監(jiān)

9、測(cè)到的故障方向和故障暫態(tài)電流瞬時(shí)幅值積分，將故障特征量、故障初始角、過(guò)渡電阻作為SVM輸入向量，采用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法，提出了一種新型的分布式母線暫態(tài)保護(hù)方法。該方法消除了故障初始角、過(guò)渡電阻的影響，顯著提高了保護(hù)可靠性。
　　本方法能同時(shí)保護(hù)一條母線和一回線路，只需從一條回線路提取故障暫態(tài)信息，無(wú)需同其它保護(hù)單元交換信息，一個(gè)保護(hù)單元出現(xiàn)故障或退出運(yùn)行，不影響其它保護(hù)單元的正常運(yùn)行，每個(gè)保護(hù)單元具有完全的獨(dú)立性，符合繼電保護(hù)裝置分散

10、下放安裝到開(kāi)關(guān)站的發(fā)展趨勢(shì)要求。相對(duì)于已有的分布式母線保護(hù)，本方法原理更加簡(jiǎn)單，可靠性提高。
　　○3提出了基于故障初始角、過(guò)渡電阻與PNN的智能暫態(tài)保護(hù)方法
　　根據(jù)在母線的兩條線路出口端監(jiān)測(cè)到的故障暫態(tài)量瞬時(shí)幅值積分、這兩個(gè)瞬時(shí)幅值積分的差，應(yīng)用概率神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（PNN）構(gòu)造了一種新型的智能暫態(tài)保護(hù)方法。隨故障狀態(tài)的改變，智能地調(diào)整保護(hù)動(dòng)作值，消除了故障初始角、過(guò)渡電阻的影響，顯著提高了保護(hù)可靠性。本方法能同時(shí)保護(hù)一條母線和