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高压输电线路是电能传输的最重要组成部分之一,一旦发生事故,不但降低系统供电的可靠性,还会严重影响系统运行的稳定性,造成重大损失。在220kV及以上的大接地电流系统中,接地短路占绝大多数(约90%以上)。在山区或森林地带,由于绝缘子闪络、雷击等原因,会经常引起不可见的高阻接地故障。此时,故障电流一般比较小,电压降小,对负荷正常工作影响较小,从而增加了大电阻接地检测的难度。高阻接地故障的存在可能会导致电力系统出现更严重故障。及时探测发现并消除这类故障,具有重要的研究价值。因此,有必要研究更高性能的保护方案,论文对此展开了较为深入的研究。主要包括以下内容:
提出了适用于平行双回线路的零序距离继电器新判据。研究表明,当本回线路发生单相接地短路时,离保护安装处越远,本回线路零序电流与非故障线路零序电流相位差值越大,而当另一回线发生单相接地短路时,离保护安装处越远,本回线路零序电流与故障线路零序电流相位差值越小;这一值为负时则反之。因此可以利用双回线路中的零序电流相位差值的变化趋势来识别故障线路。由于采用零序电量作为判断依据,新方法具有受负荷、系统运行方式等因素的影响小的特点。
以工频距离继电器为理论依据,综合零序分量和负序分量的特点,本文提出一种以零序分量做动作量,负序分量做制动量的综合序分量接地继电器。由于采用工频变化量作为保护电量,该方法能够明确区分区内、区外故障。并且动作量和制动量都能够自适应于运行状况,不受系统运行方式的影响,因此有很高的保护灵敏度。新方法原理简单,无需调整动作门槛,容易实现。
输电线路故障产生的暂态电流是一个突变的、具有奇异性的信号。小波分析对非平稳变化信号具有很强的特征提取功能,目前在电力系统继电保护上得到了较多的研究。本文提出了一种基于小波变换的双回线路接地保护的新方法。利用小波对两条线路上的电流进行分析,提取对应相相同尺度上的高频谱能量。在此基础上,求出对应相谱能量比值的平方和,根据比值来判断接地故障类型及线路,并能可靠区分区内外故障。大量仿真计算表明,这种方法同时具有选线和选相的功能,方向性明确,同时具有较高的耐受过渡电阻的能力。
论文最后对上述研究成果进行了总结,提出了进一步研究的方向。