输电线路暂态量高速保护研究

输电线路沿线走廊地理环境复杂,且经常遭受恶劣天气,故输电线路的故障在电力系统故障中占很大的比例。目前,基于工频量的传统保护在高压、超高压输电线路保护中占绝对主导地位,其利用故障后的稳态工频量来甄别故障与否。工频量保护由于其故障信息在故障未消除前始终存在,动作性能稳定。但故障引起的工频信号和暂态信号是相关联的,因此传统保护只能通过延时环节或者增设其它措施获得工频分量,然而超高压输电线路的电阻很小,电抗较大,使得其衰减时间长,电磁暂态过程衰减较慢,所需延时更长。随着电力系统规模的不断扩大,其稳定运行对继电保护的速动性提出了更高的要求,而传统线路保护的速动性已接近极限。 超高压输电线路故障时会产生稳态工频和暂态高频的故障分量,这些暂态故障分量中含有多于工频的故障信息,通过检测故障时产生的暂态故障分量,可以用来实现超高速暂态量保护。本文介绍了暂态量保护的原理,以数字试验为基础,对暂态量保护进行适应性分析,并加以完善,具体内容如下： 行波方向保护按选用波头信息的不同,可分为极性方向保护和幅值方向保护,极性方向保护只利用了波头的突变方向,幅值方向保护只利用了波头的突变强度,但其通过比值实现判据,故方向保护对过渡电阻和故障初始角有很强的适应性,只要能检测到信号并确定为故障行波,则可正确判断故障方向。 对行波差动保护进行了适应性分析,为提高其区内故障的灵敏性和区外故障的可靠性,借鉴传统工频量差动保护,提出了带制动电流的行波差动保护,其在大过渡电阻和小故障初始角下,仍能正确区分区内外故障。 总结了测距式行波保护的难点,在考虑阻波器的阻带特性下,提出了测距式行波保护中第二个波头性质的识别方法,该方法不受母线结构和故障类型的限制,完善了测距式行波保护；该识别方法也可用于单端行波测距中第二个波头性质的识别。 介绍了交流输电线路边界保护的基本原理,给出其两种判据实现形式：高低频能量比和波头上升时间。定义了阻波器的电压传递函数,并在闭环的条件下,利用扫频信号得出阻波器电压传递函数的幅频特性,为利用电压高低频能量比构成边界保护判据中,高低频能量的频带选取提供理论依据。通过大量数字试验,分析了边界保护的两种不同判据对故障位置、过渡电阻、故障初始角和故障类型的适应性,得出利用波头上升时间构成的判据对故障初始角的适应性更好,在较小的故障初始角下仍能正确区分故障是否发生在区内。 介绍了交流输电线路暂态量保护的辅助元件的基本构成,通过大量的数字试验分析了现有暂态量保护的启动元件、选相元件、弱故障初始角识别元件、雷击干扰识别元件和合闸到故障的识别元件的适应性。提出了新的暂态量选相元件,该选相元件构成判据简单,绝大多数故障下都能正确识别故障类型,对于特定故障初始角和弱故障初始角的个别故障类型,仍可以为综合重合闸提供可靠依据。