特高压交流输电线路的保护与控制.pdf

热点聚焦页码，1/5专题专家论坛热点聚焦新成果与技术应用讨论与建议技术监督经验交流可靠性技术标准与修订国际电力您的位置：热点聚焦>特高压交流输电线路的保护与控制[返回目特高压交流输电线路的保护与控制乔大雁1，秦晓辉1，冯庆东2（1.华北电力大学，北京市100031；2.中国电力科学研究院，北京市100085）摘要：文章对国外1000kV特高压(UHV)输电线路继电保护与监控系统的配置（如1000kV线路保护、母线保护、变压护、交流过电压保护、数据采集和控制单元、光学电压互感器的信号处理单元等）及其系统特征进行了详细分析。在此基础出我国1000kV特高压输电线路继电保护与监控系统的研究、设计和开发思路。关键词：电力系统；输电线路；特高压；继电保护；监控系统中图分类号：TM721;TM773目前，我国已形成由东北、西北、华北、华东、华中和南方电网互联而发展起来的大区电网。随着大型水火电及核电基地的建设，必然会形成对远距离、大容量超高压及特高压(UHV)输电的需求。在已投入运行的电网中，我国直流最高电压等级为±500kV，交流最高电压等级为750kV。随着全国电网互目前正在规划、研究、探讨直流±800kV、交流1000kV及以上电压等级的特高压电网的建设。本文对国外特高压电技术，特别是1000kV特高压输电线路保护与监控系统的配置、系统特征进行了研究，并在此基础上提出了我1000kV特高压输电线路保护与监控系统的研究、设计和开发思路。1系统配置从国外情况看，日本东京电力公司、三菱、日立和东芝电气联合开发的1000kV保护与控制系统，目前正在电力公司的SHIN－HARUNA变电站运行。其线路保护主要采用了改进的电容电流补偿算法和新开发的具有高速接关和电弧抑制技术的多相重合闸技术；母线保护主要采用了基于线性变换技术的电流互感器。在1000kV电压等级设备投入运行前，必须解决许多保护和控制方面的问题。这些问题包括：由于电容电流大和导线直径的增加，在发生故障时的暂态过程中出现的低次谐波、交流过电压以及持续时间更长的非周期分等。日本东京电力公司、三菱、日立和东芝电气联合研制开发的1000kV线路保护与控制系统已解决了上述问题1000kV线路的保护与控制系统配置图如图1所示。它包括1000kV线路保护、母线保护、变压器保护、交流过电压护、数据采集和控制单元、光学电压互感器的信号处理单元等。在母线保护系统里，主要是通过光纤LAN网把主单元和间隔层单元连接在一起。主单元执行保护功能，间隔元监测电流互感器的输出和开关状态，并执行断路器的跳闸功能。在控制系统里，光纤LAN网把每个制造商的控制终端、操作支持单元以及自动录波器连接起来。系统支持设制、设备状态监测、仪表和故障指示功能。2系统特征2.1线路保护由于1000kV线路的电容电流比超高压的电容电流大，为了躲过这个电流，差动电流的阈值就要增大，这使的灵敏度会下降。为了解决此问题，就必须改善电容电流的补偿算法。该线路保护还开发了更加复杂的重合闸能。file://D:\html\2006-04-tegaoyajiao.htm2007-10-22热点聚焦页码，2/5到目前为止，电容电流的补偿算法中，将线路每端的电压量都用来计算它们之间的充电电流。而且这些值地用来进行补偿。在这种算法里，在电压互感器二次侧开路的情况下，每相的最大误差电流是充电电容电流的倍，这样要使电流差动保护的灵敏度必须降低，以防止1000kV保护发生误动。可以采用本地电压量来计算充电流，再进行50%的补偿，然后把电流数据传到对端。这种方法可以成功地把误差减小一半，因此满足了故障检测度的要求。由于系统充电容量增大，来自健全相的巨大的感应电压将会使自动重合闸保护在自动重合闸过程中出现二弧时间延迟的情况，从而阻止了在1s的时间间隔内实现重合闸。设计过程中通过在系统内加入高速接地开关解此问题。故障相两端的高速接地开关在断路器跳闸后会迅速动作合上，熄灭二次电弧，然后接地开关打开，随路器重合。2.2母线保护由于1000kV系统故障电流中长期存在的非周期分量会导致电磁式电流互感器饱和，并可能引发电流差动保动，所以应采用一种抗饱和的线性变换电流互感器来解决此问题。因为线性电流互感器有着和空气相同的磁导并且激磁阻抗较低，所以应选用高二次阻抗。图11000kV线路的保护与控制系统配置由于电流互感器二次侧的输出电流和一次侧的输入电流成正比，故不会产生饱和，且当二次侧开路时也不生高电压。但是，电流互感器输出电流中的谐波成分也会与一次侧输入电流成比例地增加。因为输出取决于一的差动电流，所以二次电压与频率成比例并且相位超前90°。在开发过程中，可以对一易于产生谐波的电力系统故障电流的波形进行仿真，并且校验继电保护的正确性用的方法是在一个传输线模型上设定一故障，可以发现