我国发电资源分布与用电区域不平衡的特点决定了发展特高压输电是我国电网发展建设的重要部分。直流输电由于其在长距离大容量输电方面的独特优势而得到了大力发展。我国自20世纪80年代开始建设直流输电工程以来,在直流输电的理论研究、输电设备的国产化等各方面均取得了令人瞩目的成就。目前我国已经投入运行的多项直流输电工程运行统计结果均表明,输电线路故障是导致直流输电系统停运的主要原因之一。并且目前直流系统线路保护均普遍存在正确动作率不高、线路高阻接地时灵敏度不足的问题。
本文以电磁暂态仿真程序PSCAD为计算工具,结合CIGRE直流系统标准控制模型,参考目前已经投运的直流输电工程设备的实际参数建立了±660kV和±800kV直流输电系统模型。分析了直流输电系统中交流场、直流场典型位置发生故障时,直流线路保护装置测得电气量变化特点。利用小波变换工具,通过大量仿真计算提取了不同故障位置的故障电流特征,在此基础上进一步研究了故障点与换流站之间的距离、故障过渡电阻的大小两方面因素对小波变换提取故障特征可靠性的影响。
目前投运的直流输电工程多为双极系统,一极故障会在另一健全极上感应出暂态电气量,可能使健全极线路保护误动。为解决这一问题,本文通过大量仿真得出了了故障极和健全极电压变化的一般规律,从电压变化的一般规律中提找出了利用电压变化量区分交流场与直流场故障、直流线路故障极与健全极的方法。结合故障电流的小波变换结果,本文在分析高压直流输电线路两极之间电压变化量耦合关系的基础上提出了一种基于小波变换的高压直流输电线路暂态保护。
本文对所提出的直流输电线路保护判据进行了大量仿真验证,结果表明保护判据能够简单可靠的进行故障极判别、区分线路内部故障和线路保护区外故障,雷击闪络与雷击干扰,可靠性不受过渡电阻的影响。并且本文提出的保护判据只需要线路对侧的电流极性信号,对通信通道的可靠性要求较低。
