串联补偿线路保护若干关键问题研究

我国电力资源具有区域集中性分布,距负荷中心较远的特点,这使得高压远距离输电成为我国电网建设的重要内容。其中,串联补偿技术和平行双回线路是提高线路输送能力和提高线路的使用效率通常采用的技术手段。尽管它们在输电线路正常运行表现出诸多方面的优势,但由于串联补偿和双回线路的结构和动作的相对复杂,它们在故障过程中亦会产生出许多问题,本文主要针对串联补偿线路,包括串联补偿平行双回线路继电保护给出若干关键问题新的解决方法,论文主要工作如下：(1)在研究串联补偿装置模型及串联补偿线路主要故障特征的基础上,提出了计及金属氧化物变阻器MOV (Metal Oxide Varistor)动作影响的串联补偿线路一般化、统一的串联补偿线路R LC (resistance, inductance,capacitance)等效模型。较传统的将串联补偿线路分成串联补偿装置和输电线路两部分的研究思路相比,本文所提出的模型将串联补偿线路视为一个完整统一的整体,因此其能够为实践应用研究提供一个新的理论分析基础。(2)给出了一种计及MOV动作影响的串联补偿线路故障位置识别方法；当前串联补偿线路故障位置识别方法通常是建立在故障后将串联补偿设备简化为电容的思路,这在实际中并不总是合适的。本文提出的方法能从初始模型角度上更加完整地考虑工程实际中串联补偿装置模型的特点,较传统的串联补偿线路故障位置识别方法相比,该方法从原理上更加简单完整,从算法实现角度上亦具有较强的优势。(3)对串联补偿线路相间距离保护进行了研究,给出了一种串联补偿输电线路距离Ⅰ段保护的新算法。该算法基于串联补偿线路更完整统一的等效模型,较传统需要迭代或复杂的串联补偿装置参数估计的方法相比,该算法不需要迭代求解,无需知道串联补偿设备参数,亦不需要知道故障后串联补偿设备固定串联补偿电容／金属氧化物变阻器／空气间隙(SC/MOV/GAP)的操作状态。同时,由串联补偿设备保护元件MOV动作导致的串联补偿线路距离保护过范围和欠范围问题亦可以得到有效的解决。(4)对串联补偿单回线路单相接地保护测距算法进行了研究,分别提出了基于单端量的串联补偿线路单相接地保护测距新算法和基于双端量的串联补偿线路单相接地保护测距新算法。这两种算法均基于串联补偿线路单相接地故障后的统一模型,与传统的算法相比,它们不仅从理论上计及了串联补偿线路MOV保护动作的影响,而在算法实现过程中无需串联补偿设备的参数,无需知道串联补偿设备故障后MOV动作情况,且算法无需迭代计算,仅需要通过滤波后的采样值就能正确快速地求得串联补偿线路单相接地故障的故障距离,具有简单易于实现的特点。(5)针对串联补偿平行双回线路单相接地故障类型,给出了考虑平行双回线路互感影响的距离Ⅰ段距离保护和测距算法,其具体内容包括基于单端量的单相接地故障距离保护算法和基于双端量的单相接地保护测距算法。文中的两种算法均基于串联补偿平行双回线路线单相接地故障时的线路的统一等效模型,其不仅计及了串联补偿电容装置MOV动作的影响,而且计及了单相接地故障时存在的线路耦合零序互感因素。由于算法实现过程中无需进行相量计算,无需计算零序互感耦合参数,亦无需知道串联补偿装置参数及其是否在故障回路中,因此具有原理清晰、计算简单快速的特点。