高壓交直流互聯(lián)系統(tǒng)故障分析及相關(guān)保護(hù)的研究.pdf

1、隨著大容量直流輸電規(guī)模的不斷增長，交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)之間耦合越來越緊密，送端與受端之間聯(lián)鎖反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)也逐步提高，工程實(shí)踐情況對深入分析交直流混聯(lián)電網(wǎng)運(yùn)行特性提出了更高要求。交直流互聯(lián)系統(tǒng)至今已面臨多重工程技術(shù)問題，其中有一些問題已有較好的解決方法，但部分交直流相互影響問題至今未得到有效分析、科學(xué)預(yù)測、合理規(guī)避。當(dāng)前，交直流系統(tǒng)的理論分析和創(chuàng)新是一項(xiàng)需要細(xì)致開展的工作。本論文主要研究了高壓交直流輸電故障及保護(hù)的幾個(gè)典型問題，主要研究要點(diǎn)如

2、下:
　　(1)論述了交流系統(tǒng)發(fā)生斷線故障時(shí)，逆變站會(huì)發(fā)生換相失敗的可能性。利用交流疊加電壓的變化情況分析了交流擾動(dòng)對換相失敗的敏感性。得出在不同換流變接線和不同的故障類型下，換相失敗的敏感性是不同的。在連接斷相交流系統(tǒng)的直流逆變站發(fā)生換相失敗前，多端直流輸電系統(tǒng)中的其他逆變站也有先發(fā)生換相失敗的可能。
　　(2)利用開關(guān)函數(shù)法分析得出對直流后備保護(hù)影響的主要因素是交流系統(tǒng)負(fù)序及3次諧波分量，而負(fù)序分量是最主要因素。采用對稱

3、分量法對影響直流后備保護(hù)的主要因素進(jìn)行分析，交流系統(tǒng)主要故障參數(shù)如故障類型、地點(diǎn)、無功補(bǔ)償、短路比等發(fā)生變化時(shí)，對直流后備保護(hù)的影響是不同的，有的呈現(xiàn)單調(diào)性、有的隨故障類型及運(yùn)行方式而異。利用分析結(jié)論，提出了保護(hù)的工程校核方法，確定了反時(shí)限保護(hù)的動(dòng)作范圍。
　　(3)通過對換流閥換相電壓的特性分析，站內(nèi)發(fā)生交流接地時(shí)會(huì)伴隨橋臂短路及交流系統(tǒng)復(fù)故障的出現(xiàn)，相間故障則表現(xiàn)為不平衡換相。通過接地故障發(fā)生后換流閥的電流時(shí)間函數(shù)來說明故障電

4、流呈現(xiàn)交流多相短路的特征。通過故障等效交流電路來研究交直流保護(hù)特性。另外，連接高端閥的交流系統(tǒng)接地時(shí)交流保護(hù)的距離元件有時(shí)會(huì)有超越現(xiàn)象。提出采用零序補(bǔ)償分量的方法來提高啟動(dòng)元件的性能。
　　(4)分析了當(dāng)多端直流輸電系統(tǒng)線路上發(fā)生故障時(shí)，因直流線路主回路上沒有平波電抗器作用，傳統(tǒng)保護(hù)不能進(jìn)行故障區(qū)判斷。交直流碰線故障發(fā)生后，基于二序?qū)ΨQ分量法得出故障暫態(tài)電壓和電流的多樣性特征。根據(jù)貝瑞隆方程得出故障點(diǎn)與保護(hù)裝置點(diǎn)的行波特性關(guān)系，并

5、利用行波變化率特性來減少故障時(shí)受交流系統(tǒng)的影響程度，并得出故障區(qū)域判斷的新算法。
　　(5)在論述直流濾波器特性基礎(chǔ)上，研究了相關(guān)組合電路的阻抗特性，提出了利用相關(guān)特征諧波來判斷故障區(qū)域的方法。基于一種改進(jìn)復(fù)小波提取的相頻特性，構(gòu)成了基波比較型、非整數(shù)倍諧波比較型兩類保護(hù)。和交流距離保護(hù)類似，該算法的保護(hù)也具有一定的盲區(qū)。驗(yàn)證了非整數(shù)倍諧波比較型保護(hù)的動(dòng)作效果優(yōu)于基波比較型。
　　(6)得出了傳統(tǒng)接地極保護(hù)用于共接地極線模式