李斌[1]2004年在《特高压输电线路过电压及保护与控制系统的研究》文中认为随着我国电力工业的飞速发展,大电网互联已经成为必然的趋势。超大容量远距离输电、超大规模互联电网的安全保障和防御体系是电力工业者在新时期面临的新挑战。我国电网相对薄弱,承受事故能力较差。即使故障时继电保护快速切除故障,也难免事故的扩大。因此,加强骨干网架建设是保障系统稳定运行的根本解决办法,而加强骨干网架经济而有效的途径是建设特高压输电线。特高压输电线保护、重合闸的配置及动作配合,除满足系统稳定性要求之外,还要考虑保护、重合闸的操作是否会引起系统不能承受的过电压。特高压输电线所允许的电压升高的数值与所加电压的持续时间等因素直接相关,因此特高压输电线继电保护与相关自动装置的动作必须考虑限制过电压。本文在特高压输电线过电压及保护与自动装置综合控制的问题上取得以下成果:(1)提出特高压线路两端的断路器在切合操作时须按一定顺序执行。而且特高压输电线路两端断路器切除故障的时间差应该尽量短,一般要小于0.04～0.05s,避免过电压造成设备绝缘损坏。(2)提出特高压输电线重合闸必须考虑限制过电压,特高压输电线路两端断路器分别进行叁相重合的时间差应大于0.2～0.3s。特高压输电线采用单相重合闸有利于保证系统供电的可靠性和并列运行的稳定性。同时本文提出了新的单相重合闸方案,进一步有效抑制单相重合过电压。(3)提出了输电线单相自适应重合闸新技术。分别为适用于无并联电抗器补偿的基于电压矢量判别的相位判据,以及适用于带并联电抗器补偿的基于拍频特性的自适应重合判据。拓宽了单相自适应重合闸在超高压及以上电压等级输电线路的应用范围。(4)提出了基于负序功率方向的并联电抗器匝间故障保护原理。提出了输电线路不同并联电抗器补偿条件下的中性点小电抗的正确取值范围,从而有效限制单相故障后故障相断开可能出现的谐振过电压,加速潜供电弧的熄灭,为单相重合闸在特高压输电线上的成功应用做了进一步深入的研究。(5)提出了特高压输电线保护与并联电抗器的动作配合关系。系统的提出了特高压输电线保护和自动装置的综合控制方案,包括特高压输电线保护、重合闸、并联电抗器等的动作特性与配合关系,这不仅有利于特高压输电线的可靠运行,同时更经济有效的抑制了特高压输电线的过电压。(6)提出了一种可应用于超高压和特高压系统的保护快速算法。此算法是基于狭窄带通滤波与半波傅立叶算法的结合,数据窗仅为11ms,滤波效果好,能满足特高压输电线保护快速跳闸的要求。
周帆[2]2017年在《±800kV直流输电系统过电压研究》文中研究指明在现如今的社会生活中,电力已成为了不可或缺的事物,且经济的持续发展也离不开电力的发展。而进入21世纪的新阶段,我国经济发展开始注重与环境和谐共存的新形式。不仅需要减小对环境的污染,而且又需要能够提供高效、稳定的电力能源。再从环境影响上看,水利发电相较于火力发电对环境的破坏要小得多,而且较之其它新能源能够提供更为稳定的电力。再加上云南水力资源异常丰富,并由于地势的原因非常适合水力发电的发展。其中,超高压输电具有输送能力强、输送距离远的特点,成为了电力发展的新方向。目前云南境内已有云广±800kV的超高压直流输电工程。而滇西北特高压直流输电工程也在紧锣密鼓的进行建造之中。本文结合云广±800kV超高压直流输电工程,基于其参数搭建了 PSCAD仿真模型。其中,主要研究了以下内容:(1)分析研究了直流输电一极接地故障,另一极产生过电压的情况。并深入研究了影响其过电压变化的叁种主要因素即：线路长度,故障位置及接地电阻大小。探讨了直流滤波器上过电压的情况。对直流极线上波的传播进行了深入研究,并采用模量分解法,分析了过电压的情况。最后研究了避雷器如何配置能够更好的降低过电压的方案。(2)接着针对换流站过电压,仿真研究了交流侧接地故障与换流阀上接地故障时过电压的情况。重点研究了交流侧接地故障时,其换流阀上过电压情况。探究了 Y/Y绕组接地故障时,阀上过电压的情况。并针对避雷器的能量动作情况,分析了交流滤波器上过电压情况。(3)最后,研究了高压直流输电系统的控制方式对过电压的影响。其中主要研究了 VDCOL的最小电流限制值对过电压的影响情况,并针对有无VDCOL时不同故障所造成的过电压的情况进行了分析。得出了控制方式即最小电流限制值所取为0.55时,过电压在大部分故障中为最小值。通过这叁种情况的研究,针对过电压对直流输电系统的影响。研究分析了产生过电压时的情况与特点,可以为实际工程提供超高压直流输电系统过电压的基础性数据,并可以为过电压的防护情况提出建议,减少绝缘建设的经济投入。
王皓[3]2006年在《特高压输电线过电压抑制及保护控制策略研究》文中研究表明随着我国经济的持续发展,电力需求急剧增长。为了满足大容量长距离输电和全国联网的需要,同时保障系统的稳定运行,我国必须加强骨干网架的建设。加强骨干网架经济而有效的途径是建设特高压输电线。因此对新电压等级进行先期研究是完全必要的。在特高压研究中,过电压的研究是其它研究课题(如特高压设备研制)的前提和基础,是能否采用特高压输电的关键之一。它不仅影响到变压器、断路器、输电线等电力设备绝缘强度的设计,而且还直接关系到电力系统是否能够安全稳定的运行。由于特高压输电线路绝缘子能够承受的过电压裕度较低,发生过电压造成绝缘子击穿而必须更换绝缘子造成的经济损失是非常巨大的,单纯依靠提高设备绝缘水平来抵御过电压也是不可取的。考虑到特高压输电线所允许的电压升高的数值与所加电压的持续时间等因素直接相关,因此通过特高压输电线继电保护、重合闸的配置与相关自动装置的动作配合来限制过电压是可行的。本文首先从理论上推导了在不投入并联电抗器的情况下,特高压线路的工频电压升高;随后分析了单端电源与长线相连、双端电源与长线相连两种情况下,不同的并联电抗器运行方式对工频电压升高的抑制作用。从推导分析中得到了特高压线路的工频过电压特性。之后,本文针对特高压输电线路分布参数的特性,通过采用T或π型电路模型,对不同运行状态下的特高压输电线路进行了简化。根据简化后的集中参数线路模型,详细分析并推导了特高压系统各种操作过电压的近似表达式。最后,本文通过理论分析与大量的EMTDC仿真,总结出特高压线路过电压现象的一般规律,验证了特高压输电线路过电压的抑制与保护控制策略的可行性与实用性,并提出了特高压系统限制过电压的主要措施及建议。同时讨论了影响单相重合闸的主要因素——潜供电弧的抑制方法,在此基础上提出了并联电抗器中性点小电抗的正确取值范围。
盛鹍[4]2004年在《750kV输电线保护及重合闸动作与过电压的抑制》文中提出电力系统过电压是 750kV和特高压电网必须研究的重要课题，它不仅影响变压器、断路器、输电线路等电力设备绝缘强度的设计，而且还直接关系到电力系统是否能够安全稳定地运行。 750kV 及以上电压等级的输电线路参数以及系统容量特点使得其过电压比一般超高压线路更为严重。因此，过电压是 750kV及特高压输电技术的关键问题，也是 750kV及特高压输电线设计的决定性因素。由于特高压输电线路绝缘子能够承受的过电压裕度较低，发生过电压造成绝缘子击穿而必须更换绝缘子造成的经济损失是非常巨大的，因此特高压线路继电保护动作必须考虑如何限制过电压。为此，本文详细分析了过电压及其影响因素，并从继电保护与重合闸动作时间的角度提出了 750kV输电线路过电压的抑制与控制方案。 本文首先从理论上推导了基于工频分量的线路过电压，以及并联电抗器不同的运行方式对工频过电压的抑制作用。由于并联电抗器的电感能补偿线路的对地电容，减小流经线路的电容电流，消弱了电容效应。因此在 750kV 及以上电压等级线路一般都需要安装并联电抗器抑制过电压。本文分别讨论了在投入并联电抗器后，单端电源和双端电源与长线相联时沿线的电压分布情况。 随后，本文详细分析了暂态过电压。采用 T 或π模型对 750kV输电线路参数进行了简化分析，提出了系统在故障或者操作状态下过电压的近似表达公式。文中把过电压分为叁种：故障过电压、跳闸过电压和合闸过电压。并考虑了产生过电压前电气量的初始状态即线路上的电感电流以及电容电压对过电压的影响。 最后，本文通过大量 EMTDC仿真测试验证了理论分析的正确性，并提出了 750kV线路过电压的抑制与控制方案。
汪凤娇[5]2015年在《高压/特高压直流输电系统操作过电压特性研究》文中提出高压/特高压直流输电技术有利于解决我国能源基地和负荷中心相距甚远的现状,在我国得到了很大的发展。高压/特高压直流输电在电网互联、控制和调节以及线路走廊等方面均有突出优势,但与此同时对电网的运行也带了各种挑战,而过电压则是其中需要重点关注的问题之一。对高压和特高压电网而言,过电压不仅会影响电力设备的绝缘强度,而且关系到输电系统运行的安全性和可靠性。在直流输电系统中,操作过电压在换流站交流侧、直流侧和直流线路上均可能产生,是决定换流站避雷器保护水平的主要影响因素。由于直流输电系统的操作过电压受电压等级、换流站结构、输电线路结构等因素的影响,因此针对具有不同电压等级和线路结构的直流输电系统进行操作过电压特性研究具有重要的理论和工程实用价值。本文首先基于PSCAD/EMTDC电力系统仿真软件,搭建了可用于暂态过电压研究的±500k V单回和同塔双回高压直流输电系统以及±800k V单回特高压直流输电系统电磁暂态仿真模型,针对叁种系统换流站内部典型操作过电压特性进行了仿真研究,分析比较了不同系统的操作过电压特性。基于相模变换的方法,对单回双极和同塔双回直流输电线路过电压特性进行了理论分析,推导了各模量在故障点的折反射系数,并结合单回双极和同塔双回直流输电线路的特点,分析比较了其线路过电压的形成机理和特点,最后结合不同系统直流输电线路在贝瑞隆模型下的计算结果,对理论分析进行了验证。在理论分析的基础上,利用直流线路的频变参数模型对叁种直流输电系统的线路过电压特性进行了仿真研究,并对线路过电压水平受线路长度、杆塔接地电阻、直流滤波器和线路避雷器等参数影响的灵敏性进行了分析,得到了不同电压等级和线路结构下直流线路过电压特性及变化规律。
王德昌[6]2008年在《特高压线路过电压抑制措施的仿真与研究》文中指出特高压交流输电线路具有分布电阻和电感小、分布电容大、输电线路长等特点,其过电压更为严重,而过电压倍数是确定系统绝缘水平的重要依据。因此抑制过电压能降低绝缘水平、并减少建设投资、降低过电压对各种电力设备损害等。论文采用国际通用的电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC进行了大量的仿真,总结出了线路长度、故障时刻、合闸时刻等因素对线路工频过电压和线路操作过电压的影响,并仿真验证了各种传统和非传统过电压抑制措施如并联电抗器(固定补偿与可控)、金属氧化物避雷器、断路器附加电阻、串联补偿、相控开关技术等的应用效果。本文重点研究了相控开关技术在输电线路计划性合闸与单相重合闸过程中的应用,即在电源电压过零点进行依次按相对空载长线路进行合闸,对补偿线路或带感应式电压互感器的线路,在断路器断口电压波形包络线“波谷”过零点进行单相重合闸可以有效地将合闸过电压限制在允许的范围之内。理论和仿真结果证明,相控开关技术抑制特高压合闸过电压的有效性,相控断路器在现场的试验证明了相控开关技术的可靠性与准确性。本文提出,通过控制数字式保护装置的合闸时间起到相控断路器的作用,可以节省设备投资,而且控制方式更灵活。仿真结果表明,可控并联电抗器对抑制工频过电压效果明显,并能提高输电线路的传输容量、改善无功补偿,具有巨大的经济效益;对较长的输电线路应在中部设置开关站,在较短线路两端装设并联补偿电抗器,并在线路两端装设金属氧化避雷器,如果条件允许可以在线路中部装设金属氧化物避雷器,线路两端断路器采用相控开关技术按相位角进行合闸或单相自适应重合闸,可以将特高压过电压限制在允许的范围之内。
杨勇[7]2012年在《架空输电线路雷电监测及雷击杆塔暂态特性分析》文中研究指明雷击是输电线路可靠运行的主要危害。随着输电线路电压等级越来越高，输电线路上杆塔的高度也越来越高，因此增加了雷击输电线路和杆塔的概率。鉴于目前对架空输电线路雷电监测缺乏有效的手段和对雷击杆塔的冲击响应缺乏合理的理论分析，因此对架空输电线路进行雷电监测和对雷击杆塔的暂态特性进行分析，为输电线路及杆塔防雷提供科学依据及指导具有重要的科学意义和工程应用价值。①为了实时在线监测输电线路过电压及雷击杆塔电流，本文提出并搭建了一套输电线路过电压及雷击杆塔电流在线监测系统。该在线监测系统由过电压传感器、电流传感器、嵌入式监控装置和监控主机四部分组成。其中过电压传感器利用电容分压原理，采用线板模型和串联法计算了过电压传感器的高压臂电容，得到线板电容计算公式，通过仿真和试验，验证了该串联电容计算法的准确性。同时优化了过电压传感器的结构，通过试验验证了该过电压传感器的测量性能。并对影响该过电压传感器测量精度的各种因素如相间耦合、电晕、温度、湿度、污秽、杆塔等进行分析。嵌入式监控装置采取模块化设计，由模拟前置通道、采集模块、监控模块和无线通信模块四部分构成，采集模块采用CPLD作为控制芯片，用来实现信号的高速采样，监控模块采用ARM处理器，用来实现数据存储。并详细介绍了各模块的组成结构。对该在线监测系统进行试验，试验结果表明：该传感器有较好的测量精度；嵌入式监控装置能够正常采集信号，并且能够与监控主机进行快速通讯。②为了识别反击和绕击两种雷电过电压，本文提出并搭建了一套输电线路电流行波在线监测系统对输电线路电流行波进行在线监测，该在线监测系统利用带气隙的线圈从输电线路上感应取能，并通过电源管理单元和充电管理单元，将输电线路上的电流转变为稳定的输出电压，为在线监测系统供能。根据反击，绕击两种雷电过电压的波形特征，提出根据输电线路电流行波的上升时间比来识别两种雷电过电压，并分析了该特征参量在工程应用中可能受到的干扰因素及解决方法。③考虑到雷电流在线监测系统结构复杂，供能困难，不利于大规模普及。本文提出并搭建了一套自供能雷电流在线监测系统。在雷电流通道上钳套信号线圈和取能线圈，利用雷电流对监测系统进行触发、供能和信号采集，将雷电流的极性、峰值存储在非易失存储器中。通过理论计算与仿真分析，实现对信号线圈和取能线圈结构、尺寸、线圈匝数等参数的合理选择。在雷电流10～200kA范围内，信号线圈输出电压与被测雷电流成线性关系；通过信号调理电路，实现对正、负极性雷电流幅值信号的保持；取能线圈通过电磁感应，从雷电通道摄取能量，经过压保护、整流、充电、稳压后，为雷电流监测系统提供满足时间、电压要求的供电电源。试验结果表明该在线监测系统能够精确测量雷电流幅值，误差小于4%，其电源供给能够满足监测系统的能量需求。同时本文进行了单片机采集系统的软硬件设计。④为了准确地分析雷击输电线路杆塔时的波过程，研究了输电线路杆塔波阻抗的建模方法。以高杆塔为研究对象，引入模块化思想对杆塔结构进行细化，以求更真实具体地反映杆塔的实际情况。本文对雷击杆塔时的波过程作了以下研究分析：从电磁场的相关理论出发，结合杆塔的实际结构提出了杆塔新的等效阻抗模型的建立方法；在圆锥天线模型理论基础上得到垂直单导体的等效阻抗；考虑杆塔主体四根垂直支柱的实际情况，引入修正系数得到垂直四导体系统的等效阻抗；搭建了横担的等效阻抗模型；分析斜材对杆塔主体的影响，搭建了斜材等效阻抗模型；将杆塔模块化处理，得到杆塔阻抗随高度变化的函数关系；对张家坝—长寿500kV输电线路上的SZC3型直线塔建立了等效阻抗模型。基于搭建的杆塔等效波阻抗模型，在ATP中针对独立杆塔及线路中杆塔遭受雷击时的波过程进行仿真分析，得到横担端部的电位分布情况，并与Hara模型仿真结果进行比较。
鲁水林[8]2016年在《特高压接入后江西电网安全性的仿真分析及对策研究》文中研究指明特高压作为智能电网建设的核心以及发展全球能源互联的基石,为我国能源战略的实施提供有力支撑,特高压输电的发展成为必然趋势。本文首先回顾了国内外电力系统仿真和特高压输电的研究现状及发展,提出本文的研究工作。基于ADPSS构建张北特高压交流接入江西电网的机电和电磁暂态仿真模型,并通过对比验证电磁暂态仿真的准确性。基于建立的机电和电磁暂态模型开展本文的研究工作,从特高压输电线路的无功补偿策略、内部过电压以及特高压接入后对电网安全稳定性的影响叁个方面进行研究。基于ADPSS建立的机电和电磁暂态模型,研究特高压线路的无功补偿策略和内部过电压问题。基于建立的大电网机电暂态模型,研究无功补偿装置加装的位置和补偿度对稳态电压的影响,寻求满足江西电网安全运行的合适无功补偿策略;基于建立的特高压输电线路电磁暂态模型,研究并联电抗器的补偿度和合闸电阻的安装对特高压输电线路内部过电压的影响,提出满足特高压线路安全的内部过电压水平的策略。最后,研究特高压接入后对受端电网安全稳定性的影响,从潮流、短路、小干扰稳定和暂态稳定四个层面分析。主要包括不同运行方式的静态安全潮流校核;特高压交流工程接入后受端电网的短路电流水平是否超过开关遮断容量的短路计算;特高压接入后是否带来低频振荡的小干扰稳定分析;特高压输电线路故障对江西电网的暂态安全影响。指出电网存在的问题和薄弱环节,提出相应的解决对策,保证江西电网能够安全稳定运行。
陈兴[9]2015年在《特高压输电线路过电压保护与控制系统研究》文中认为文章对特高压输电线路的工频过电压进行了探讨,对操作过电压进行了理论上的剖析,研究了过电压发生的缘由,给出了抑制过电压、保护特高压输电线路的方法。
李伯阳[10]2012年在《特高压输电线路过电压柔性限制措施研究》文中指出随着我国经济社会的快速发展,能源需求与能源供给之间的矛盾越来越突出。由于能源分布不均以及负荷中心电力供给紧张,使得特高压输电工程在“十二五”期间将大规模建设并投入使用,从而特高压电网的电压稳定问题更加值得关注。本课题基于PSCAD/EMTDC电力系统电磁暂态分析软件,以晋东南——南阳——荆门1000kV交流特高压输电示范工程为例,针对工频过电压和操作过电压改进措施进行分析研究。本文首先对电力线路过电压的组成、产生机理以及各自的特点进行分析,列举了现在工程中对工频过电压和操作过电压广泛使用的几种限制措施,并对对各种类型过电压限制措施的实施效果进行比较。其次,采用一个柔性补偿方案限制工频过电压,将30%补偿度小比例可控电抗器与60%补偿度的恒定电抗器配合使用。根据线路运行方式对电抗器进行控制,结果表明较小比例可控电抗器的配合使用不但有效节约了工程成本,而且平衡了线路的无功需求,在各种情况下都可以达到稳定并减小无功功率流动的目标。最后,针对目前特高压操作过电压常规限制措施的不足,本文采取一种有效的操作过电压柔性限制措施,使用时控非线性电阻代替传统的合闸电阻以及多级合闸电阻。在非线性电阻的选取中,本文选取了7种在其变化路径上有代表性的非线性电阻进行深入研究,并将本研究领域中热点的一阶二阶合闸电阻也进行分析比较。结果表明使用Rt=R0-(Kt)1/3型时控非线性合闸电阻对操作过电压的限制效果明显优于单级、多级合闸电阻以及其他变化趋势的时控非线性合闸电阻,并取代了对多级合闸电阻的多级断路器分、合闸繁琐的控制,竹约了多台断路器投资。
参考文献：
[1]. 特高压输电线路过电压及保护与控制系统的研究[D]. 李斌. 天津大学. 2004
[2]. ±800kV直流输电系统过电压研究[D]. 周帆. 昆明理工大学. 2017
[3]. 特高压输电线过电压抑制及保护控制策略研究[D]. 王皓. 天津大学. 2006
[4]. 750kV输电线保护及重合闸动作与过电压的抑制[D]. 盛鹍. 天津大学. 2004
[5]. 高压/特高压直流输电系统操作过电压特性研究[D]. 汪凤娇. 华南理工大学. 2015
[6]. 特高压线路过电压抑制措施的仿真与研究[D]. 王德昌. 天津大学. 2008
[7]. 架空输电线路雷电监测及雷击杆塔暂态特性分析[D]. 杨勇. 重庆大学. 2012
[8]. 特高压接入后江西电网安全性的仿真分析及对策研究[D]. 鲁水林. 华中科技大学. 2016
[9]. 特高压输电线路过电压保护与控制系统研究[J]. 陈兴. 中国高新技术企业. 2015
[10]. 特高压输电线路过电压柔性限制措施研究[D]. 李伯阳. 山西大学. 2012
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