基于参数精确估计的输电线分相电流差动保护的研究
|
摘要
2005年9月26日,我国电压等级最高的网络——西北750kV青海官亭至甘肃兰州东输变电示范工程正式投入运行,这项工程的完成标志着我国电力工业发展水平的飞跃,也为将来实现1000kV输电打下了基础。由于超、特高压输电线路是联接大电网或远距离输电网的骨架,因此对继电保护的性能要求很高。
在各种线路保护原理中,分相电流纵联差动保护是理想的保护方式。其具有绝对的选择性,不受振荡的影响,不受运行方式的影响,受过渡电阻的影响小,本身具有选相功能。另外随着电力光纤网的普及和光纤通信技术的成熟,光纤分相电流纵联差动保护已成为超高压及特高压输电线路保护首选的保护原理。
为了使特高压长线路上的分相电流差动保护能够可靠动作,需要补偿电容电流。而精确的线路参数是准确的电容电流补偿的关键。特高压输电线路的参数一般是通过离线计算或现场实测获得,但在运行过程中往往还要受到沿线地质、气候、大地电阻率分布不均等因素的影响,特别是在恶劣的高寒地带,当线路被冰雪覆盖时,将会使线路参数明显偏离给定值。本文提出了一种利用牛拉法在线估算线路参数的算法,仿真试验表明该算法能够精确的估算出线路带与不带并联电抗器情况下的正序和零序参数。
另外,本文对基于瞬时值和相量的分相电流差动保护原理进行了分析比较,给出了这两种保护原理的实现方法,并利用EMTDC仿真软件比较了它们在不同运行情况下的优缺点,最后提出了将两种保护原理综合使用的方案。
On Sept. 26~(th) 2005, the national transmission line with highest voltage, whichstarts from Guanting Qinghai Province to Lanzhou Shanxi Province with its voltageclass up to 750 kV, was bringed to service formally. It is a tremendous achievementfor the development of the national power industry. The EHV or UHV transmissionline is the framework to link power transmission system or to link remote powertransmissionsystem. Thereforeit is veryimportant toimprovethequalityoftherelayprotectionforit.
The Segregated Current Differential Protection is an ideal protection principle,which has many advantages such as its absolute selectivity, its bearing effect ofvibration of power system and so on. As the popularization of optical fiber grid andthe optical commumication being matured, the Segregated Current DifferentialProtection will have been the preferred longitudinal protection for the EHV or UHVtransmissionline.
Distributed capacitance current of EHV or UHV transmission line is always amajor factor to effect the quality of the Segregated Current Differential Protection.And getting the accurate line parameters is the key to compensate the capacitancecurrent exactly. The line parameters of UHV transmission line are obtained fromoff-line calculation or actual measurement. But because of the capricious location,climate and resistivity of land, especially in the abominoable paramos thetransmission line with cryoconite cover, the line parameters derive from the settingvalue obviously. The paper gives the Newton-Raphson method to estimate the lineparameter on-line, and the emulation and analysis demonstrates that it can completeon-line parameters estimation accurately for transmission line with shunt reactor ornone.
In addition, the paper analyses the two methods of Segregated CurrentDifferential Protection: the method of instantaneous value and the method of phasor,the implementation approach of which are also given. And with the software ofEMTDC, the merits and drawbacks of the two methods will be compared in thevarious operational aspects. Finally, a programme which can integraed reuse the twomethodswillbegiven.
在各种线路保护原理中,分相电流纵联差动保护是理想的保护方式。其具有绝对的选择性,不受振荡的影响,不受运行方式的影响,受过渡电阻的影响小,本身具有选相功能。另外随着电力光纤网的普及和光纤通信技术的成熟,光纤分相电流纵联差动保护已成为超高压及特高压输电线路保护首选的保护原理。
为了使特高压长线路上的分相电流差动保护能够可靠动作,需要补偿电容电流。而精确的线路参数是准确的电容电流补偿的关键。特高压输电线路的参数一般是通过离线计算或现场实测获得,但在运行过程中往往还要受到沿线地质、气候、大地电阻率分布不均等因素的影响,特别是在恶劣的高寒地带,当线路被冰雪覆盖时,将会使线路参数明显偏离给定值。本文提出了一种利用牛拉法在线估算线路参数的算法,仿真试验表明该算法能够精确的估算出线路带与不带并联电抗器情况下的正序和零序参数。
另外,本文对基于瞬时值和相量的分相电流差动保护原理进行了分析比较,给出了这两种保护原理的实现方法,并利用EMTDC仿真软件比较了它们在不同运行情况下的优缺点,最后提出了将两种保护原理综合使用的方案。
On Sept. 26~(th) 2005, the national transmission line with highest voltage, whichstarts from Guanting Qinghai Province to Lanzhou Shanxi Province with its voltageclass up to 750 kV, was bringed to service formally. It is a tremendous achievementfor the development of the national power industry. The EHV or UHV transmissionline is the framework to link power transmission system or to link remote powertransmissionsystem. Thereforeit is veryimportant toimprovethequalityoftherelayprotectionforit.
The Segregated Current Differential Protection is an ideal protection principle,which has many advantages such as its absolute selectivity, its bearing effect ofvibration of power system and so on. As the popularization of optical fiber grid andthe optical commumication being matured, the Segregated Current DifferentialProtection will have been the preferred longitudinal protection for the EHV or UHVtransmissionline.
Distributed capacitance current of EHV or UHV transmission line is always amajor factor to effect the quality of the Segregated Current Differential Protection.And getting the accurate line parameters is the key to compensate the capacitancecurrent exactly. The line parameters of UHV transmission line are obtained fromoff-line calculation or actual measurement. But because of the capricious location,climate and resistivity of land, especially in the abominoable paramos thetransmission line with cryoconite cover, the line parameters derive from the settingvalue obviously. The paper gives the Newton-Raphson method to estimate the lineparameter on-line, and the emulation and analysis demonstrates that it can completeon-line parameters estimation accurately for transmission line with shunt reactor ornone.
In addition, the paper analyses the two methods of Segregated CurrentDifferential Protection: the method of instantaneous value and the method of phasor,the implementation approach of which are also given. And with the software ofEMTDC, the merits and drawbacks of the two methods will be compared in thevarious operational aspects. Finally, a programme which can integraed reuse the twomethodswillbegiven.
引文
[1]贺家李,宋从矩,电力系统继电保护原理(增订版),北京:中国电力出版社,2004
[2]贺家李,宋从矩,电力系统继电保护原理,北京:中国电力出版社,1994
[3]贺家李,葛耀中,超高压输电线路故障分析与继电保护,北京:科学出版社,1987
[4]朱声石,高压电网继电保护原理与技术(第三版),北京:中国电力出版社,2005
[5]贺家李,李永丽,郭征等,特高压输电线路继电保护配置方案:(一)特高压输电线路的结构和运行特点,电力系统自动化,2002,26(23):1 ?6
[6]贺家李,李永丽,李斌等,特高压输电线路继电保护配置方案:(二)特高保护配置方案,电力系统自动化,2002,26(24):1 ?6
[7]高厚磊,江世芳,负荷电流对电流差动保护动作性能影响的分析,继电器,1999,27(1):14 ?16
[8]伍叶凯,员保记,利用故障分量的分相式电流差动保护,继电器,1996,24(3):4 ?9
[9]高厚磊,江世芳,暂态故障分量电流的计算分析,山东工业大学学报,2000,30(2):146 ?152
[10]杨经超,尹项根,陈德树等,采样值差动保护动作特性的研究,中国电机工程学报,2003,23(9):71 ?77
[11]袁荣湘,陈德树,马天皓等,采样值电流差动保护原理的研究,电力自动化设备,2000,20(1):1 ?3
[12]陈德树,尹项根,张哲,再谈采样值差动保护的一些问题,电力自动化设备,2000,20(4):1 ?3
[13]袁荣湘,陈德树,一种新型差动保护的研究,第七届全国继电保护研讨会,北京,1998
[14]赵东,黄益庄,关于采样值差动动作模糊区的若干问题的讨论,继电器,2003,30(2):18 ?22
[15]袁荣湘,陈德树,马天皓等,基于故障分量的采样值电流差动保护研究——原理分析,继电器,2000,28(3):9 ?11,14
[16]袁荣湘,陈德树,马天皓等,基于故障分量的采样值电流差动保护研究——整定方法,继电器,2000,28(4):20 ?23
[17]吴通华,郑玉平,朱晓彤,基于赞态电容电流补偿的线路差动保护,电力系统自动化,2005,29(12):61 ?67
[18]常宝波,刘力军,韩韫等,光纤差动保护补偿电容电流的一种策略,继电器,2006,34(15):5 ?9
[19]伍叶凯,邹东霞,电容电流对差动保护的影响及补偿方案,继电器,1997,28(4):4 ?8
[20]文明浩,陈德树,尹项根等,超高压长线相量差动保护的研究,电力系统自动化,2000,24(20):37 ?40
[21]袁荣湘,陈德树,张哲等,耐受电流暂态分量影响的新型差动保护,电力系统自动化,2000,24(3):14 ?18
[22]袁荣湘,陈德树,张哲等,高压输电线路新型差动保护的研究,中国电机工程学报,2000,20(4):9 ?13
[23]袁荣湘,陈德树,马天皓等,基于相关分析的暂态电流差动保护的原理与性能研究,电网技术,2000,24(4)
[24]李岩,陈德树,张哲等,超高压长线电容电流对差动保护的影响及补偿对策方针分析,继电器,2001,29(6):6 ?9
[25]李岩,陈德树,尹项根等,超高压长线的分相纵差保护方案设计,电力系统自动化,2002,26(15):49 ?52
[26]刘乾业,并联电抗器在电力系统中的应用,电工技术杂志,1994,(06):30 ?31
[27]禹云长,王英华,王楠,750kV 并联电抗器的研制,电力设备,2005,6(12):21 ?23
[28]全玉生,张煜,邱庆春等,基于 GPS 的双端故障定位新算法,电网技术,2004,28(6):63 ?66
[29]陈文贵,GPS 测量误差来源及消除措施,科技交流,2004,(1):12 ?16
[30]胡玉峰,陈德树,尹项根,采样值差动及其应用,电力系统自动化,2000,(10):40 ?44
[31]苏斌,董新洲,孙元章,适用于特高压线路的差动保护分布电容电流补偿算法,电力系统自动化,2005,29(8):36 ?40,59
[32]樊占峰,李瑞生,张红霞等,特高压输电线路保护的方案研究——纵联差动保护,继电器,2005,33(19):5 ?9
[33]全玉生,杨敏中,王晓蓉等,双端测距中自适应线路参数在线估计,电力系统自动化,2000,24(11):26 ?30
[34]廖泽友,鲍伟廉,杨维那等,高压线路电流差动保护的现状及其前景展望,继电器,1999,27(1):4 ?7,21
[35]安艳秋,高厚磊,基于长线方程的参数在线估计算法,山东电力高等专科学校学报,2001,4(3):26 ?27
[36] 张文亮,吴维宁,胡毅,特高压输电技术的研究与我国电网的发展, 高电压技术,2003,29(9):16 ?18
[37] 万启发,二十一世纪我国的特高压输电, 高电压技术,2000,26(6):12 ?13
[38] 苟锐锋,王韵,论述环境条件对特高压输电影响的研究, 高电压技术,1996,22(1):39 ?42
[39] Joe-Air Jiang,Jun-Zhe Yang,Ying-Hong Lin, et al. An Adaptive PMU Based FaultDetection/Location Technique for Transmission Lines Part I: Theory and Algorithms [J]. IEEEPWRD,2000,15(2):486-493
[2]贺家李,宋从矩,电力系统继电保护原理,北京:中国电力出版社,1994
[3]贺家李,葛耀中,超高压输电线路故障分析与继电保护,北京:科学出版社,1987
[4]朱声石,高压电网继电保护原理与技术(第三版),北京:中国电力出版社,2005
[5]贺家李,李永丽,郭征等,特高压输电线路继电保护配置方案:(一)特高压输电线路的结构和运行特点,电力系统自动化,2002,26(23):1 ?6
[6]贺家李,李永丽,李斌等,特高压输电线路继电保护配置方案:(二)特高保护配置方案,电力系统自动化,2002,26(24):1 ?6
[7]高厚磊,江世芳,负荷电流对电流差动保护动作性能影响的分析,继电器,1999,27(1):14 ?16
[8]伍叶凯,员保记,利用故障分量的分相式电流差动保护,继电器,1996,24(3):4 ?9
[9]高厚磊,江世芳,暂态故障分量电流的计算分析,山东工业大学学报,2000,30(2):146 ?152
[10]杨经超,尹项根,陈德树等,采样值差动保护动作特性的研究,中国电机工程学报,2003,23(9):71 ?77
[11]袁荣湘,陈德树,马天皓等,采样值电流差动保护原理的研究,电力自动化设备,2000,20(1):1 ?3
[12]陈德树,尹项根,张哲,再谈采样值差动保护的一些问题,电力自动化设备,2000,20(4):1 ?3
[13]袁荣湘,陈德树,一种新型差动保护的研究,第七届全国继电保护研讨会,北京,1998
[14]赵东,黄益庄,关于采样值差动动作模糊区的若干问题的讨论,继电器,2003,30(2):18 ?22
[15]袁荣湘,陈德树,马天皓等,基于故障分量的采样值电流差动保护研究——原理分析,继电器,2000,28(3):9 ?11,14
[16]袁荣湘,陈德树,马天皓等,基于故障分量的采样值电流差动保护研究——整定方法,继电器,2000,28(4):20 ?23
[17]吴通华,郑玉平,朱晓彤,基于赞态电容电流补偿的线路差动保护,电力系统自动化,2005,29(12):61 ?67
[18]常宝波,刘力军,韩韫等,光纤差动保护补偿电容电流的一种策略,继电器,2006,34(15):5 ?9
[19]伍叶凯,邹东霞,电容电流对差动保护的影响及补偿方案,继电器,1997,28(4):4 ?8
[20]文明浩,陈德树,尹项根等,超高压长线相量差动保护的研究,电力系统自动化,2000,24(20):37 ?40
[21]袁荣湘,陈德树,张哲等,耐受电流暂态分量影响的新型差动保护,电力系统自动化,2000,24(3):14 ?18
[22]袁荣湘,陈德树,张哲等,高压输电线路新型差动保护的研究,中国电机工程学报,2000,20(4):9 ?13
[23]袁荣湘,陈德树,马天皓等,基于相关分析的暂态电流差动保护的原理与性能研究,电网技术,2000,24(4)
[24]李岩,陈德树,张哲等,超高压长线电容电流对差动保护的影响及补偿对策方针分析,继电器,2001,29(6):6 ?9
[25]李岩,陈德树,尹项根等,超高压长线的分相纵差保护方案设计,电力系统自动化,2002,26(15):49 ?52
[26]刘乾业,并联电抗器在电力系统中的应用,电工技术杂志,1994,(06):30 ?31
[27]禹云长,王英华,王楠,750kV 并联电抗器的研制,电力设备,2005,6(12):21 ?23
[28]全玉生,张煜,邱庆春等,基于 GPS 的双端故障定位新算法,电网技术,2004,28(6):63 ?66
[29]陈文贵,GPS 测量误差来源及消除措施,科技交流,2004,(1):12 ?16
[30]胡玉峰,陈德树,尹项根,采样值差动及其应用,电力系统自动化,2000,(10):40 ?44
[31]苏斌,董新洲,孙元章,适用于特高压线路的差动保护分布电容电流补偿算法,电力系统自动化,2005,29(8):36 ?40,59
[32]樊占峰,李瑞生,张红霞等,特高压输电线路保护的方案研究——纵联差动保护,继电器,2005,33(19):5 ?9
[33]全玉生,杨敏中,王晓蓉等,双端测距中自适应线路参数在线估计,电力系统自动化,2000,24(11):26 ?30
[34]廖泽友,鲍伟廉,杨维那等,高压线路电流差动保护的现状及其前景展望,继电器,1999,27(1):4 ?7,21
[35]安艳秋,高厚磊,基于长线方程的参数在线估计算法,山东电力高等专科学校学报,2001,4(3):26 ?27
[36] 张文亮,吴维宁,胡毅,特高压输电技术的研究与我国电网的发展, 高电压技术,2003,29(9):16 ?18
[37] 万启发,二十一世纪我国的特高压输电, 高电压技术,2000,26(6):12 ?13
[38] 苟锐锋,王韵,论述环境条件对特高压输电影响的研究, 高电压技术,1996,22(1):39 ?42
[39] Joe-Air Jiang,Jun-Zhe Yang,Ying-Hong Lin, et al. An Adaptive PMU Based FaultDetection/Location Technique for Transmission Lines Part I: Theory and Algorithms [J]. IEEEPWRD,2000,15(2):486-493
© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号 地址：北京市海淀区学院路29号 邮编：100083 电话：办公室：(+86 10)66554848；文献借阅、咨询服务、科技查新：66554700 |