分層式電網區(qū)域保護系統(tǒng)的原理和實現(xiàn).pdf

1、繼電保護作為電力系統(tǒng)的第一道防線，是系統(tǒng)安全運行的關鍵。隨著大區(qū)電網互聯(lián)的規(guī)模不斷擴大和運行方式日趨復雜，以及電力市場競爭機制的引入，電力系統(tǒng)經常運行在極限的狀況，電力系統(tǒng)的安全威脅問題日益突出，保護問題的內涵也在不斷擴展，保護的協(xié)調配合難度越來越大。本文結合河南省電網公司的“分層式電網區(qū)域保護系統(tǒng)的研究”科研項目的工程實際任務，致力于對該領域的相關問題進行研究。提出和構建了一個使用于保護電力系統(tǒng)關鍵聯(lián)絡線的分層式電網區(qū)域保護系統(tǒng)，并將

2、其成果應用于具體的工程實踐。
　　 本文首先、介紹了高壓線路保護的發(fā)展歷史以及研究現(xiàn)狀，指出了傳統(tǒng)的保護裝置所存在的問題，這些問題正是國內外展開討論建立廣域保護的原因所在。本文隨后介紹了廣域保護的發(fā)展研究現(xiàn)狀，并且介紹了國外的若干廣域保護系統(tǒng)的應用實例，指出了現(xiàn)有廣域保護系統(tǒng)的不足之處。繼電保護的連鎖跳閘是造成大停電直接的原因。因此，本文分析了造成繼電保護連鎖跳閘的深層次的原因，包括后備保護的誤動作，保護的隱匿故障以及過負荷引起

3、保護跳閘，并且介紹了國內外關于這些問題的初步的對策。基于以上分析，本文提出了一種適合于保護能量交匯的關鍵輸電線路的，基于電網多點信息綜合決策的分層式電網區(qū)域保護系統(tǒng)，該系統(tǒng)可與傳統(tǒng)的主保護和后備保護協(xié)同工作，進一步加強電網的第一道防線。文中詳細介紹了區(qū)域保護系統(tǒng)的層次結構以及工作過程，闡述了用于故障定位的零負序方向元件的原理，提出了一種基于序分量和阻抗的綜合選相元件的原理。EMTP仿真了各種故障，特別是區(qū)內外復雜故障情況下系統(tǒng)的動作行為

4、，結果證明了此系統(tǒng)的正確性。區(qū)域保護系統(tǒng)能夠識別出線路的切除帶來的潮流轉移，而在此暫態(tài)過程中常常會引起系統(tǒng)的振蕩，振蕩中發(fā)生三相故障的破壞性最大，也最難識別。本文通過分析，提出了基于功率變化率交叉閉鎖的振蕩中對稱故障的快速識別方法。作為一種積分型判據，其動作穩(wěn)定性高。仿真結果表明，該方案具有較高的可靠性和速動性。根據區(qū)域保護的原理，采用APCI5000系列的工業(yè)控制機為開發(fā)平臺，設計研制了區(qū)域保護系統(tǒng)的樣機，本文詳細介紹了各層樣機的硬件

5、結構，軟件設計流程，最后以河南省洛陽局的三個220kV 變電站的輸電線路搭建了動模模型，并且嚴格進行了各種試驗，證明此系統(tǒng)具有良好的性能。在文章的最后，提出了保護與控制一體化的初步方案，在分析了電網的運行狀態(tài)后，提出了保護與預防控制的協(xié)調以及保護與緊急控制的協(xié)調，在具體的協(xié)調策略中，提出了以下幾個研究思路：自適應反時限切除故障的方法、基于網絡拓撲結構的過負荷識別，基于網絡拓撲結構的控制策略、運用電網運行方式優(yōu)化保護性能。文章為進一步展開