特高压多回输电线环流不平衡及保护原理的研究

特高压多回输电线是我国电网发展与建设的必然选择。特高压多回输电线路之间的电磁与静电耦合关系更加显著，线路参数频变特征明显，多回线内部的环流不平衡问题更加突出。鉴于环流不平衡对特高压多回线运行及保护产生的重要影响，本项目以静电、电磁耦合引起的不平衡现象为切入点，研究了计及参数不对称、地线影响以及参数频变的特高压多回线仿真建模及故障分析计算方法。研究了特高压多回线环流不平衡的产生机理，分析了杆塔结构、导线排列等影响环流不平衡分量的关键因素；指出了环流不平衡对特高压多回线功率传输、线损等问题的影响。主要以特高压同塔双回线为例，分析研究了在正常运行和区外相间故障时的线路不平衡度，验证了同塔双回线在不同区外相间故障时的零序不平衡度不同。结合我国超特高压同塔线路的运行现状和出现的问题，进行了实例验证与分析，提出了相应的保护改进方案。提出了计及特高压线路环流不平衡影响的多回线保护原理及改进方案等。此外，本课题也分析了局部同塔输电线路发生故障时的零序电流保护、接地距离保护的影响并给出相应的改进措施。研究成果为特高压电网的发展提供理论和技术支持，有利于提高特高压电网运行的可靠性。结合该项目的研究，培养硕士5名，博士1名，在国际学术期刊、国际会议及国内核心期刊上发表论文8篇，被SCI收录4篇、EI收录6篇、ISTP收录2篇，出版专著1部，获国家发明专利1项。 2100433B

特高压多回输电线是我国电网发展与建设的必然选择。特高压多回输电线路之间的电磁与静电耦合关系更加显著，线路参数频变特征明显，多回线内部的环流不平衡问题更加突出。鉴于环流不平衡对特高压多回线运行及保护产生的重要影响，本项目首先对特高压多回线的数字与物理仿真技术进行研究；并探索计及参数不对称、地线影响以及参数频变的相坐标系下的特高压多回线分析计算方法，为特高压多回线领域的深入研究奠定仿真试验和理论分析基础。在此基础上，研究多回线环流不平衡的产生原因及其关键因素；分析正常运行和故障情况下环流不平衡对功率传输、线路损耗以及主后备保护的影响。研究考虑参数频变的特高压多回线自适应电流差动保护原理；研究不受环流影响的、差动元件与方向元件相结合的横差保护新原理；研究利用环流在正常运行和故障时的差异性而实现的多回线保护新原理等。研究成果将为特高压电网的发展提供理论和技术支持，提高特高压电网运行的可靠性。

并联电容器的外部过电压和过电流继电保护对电容器内部元件损坏引起的过电压和过电流是起不到监测和保护作用的。因为装在母线上的电压互感器对电容器组内部元件或单元过电压是无法检测到的，内部故障造成的电流变化也不会使过流保护启动。电容器组内部过电压通常采用不平衡保护，通过采用不同的电容器组接线和继电保护方式，可测量到电压或电流的不平衡量，并用作保护。不平衡保护的主要目的是当邻近故障电容器l单元少的完好电容器上的过电压过大时发出警报，或断开整个电容器组。当电容器组内部发生故障时，三相电流不再平衡，通过电流互感器将获得3倍的零序电流。这种接线对系统电压本身的不平衡敏感，灵敏度有可能降低。谐波电流将流过互感器，需要滤波器 。

多回路：在输电线路中由一个单回路分支形成的另外一条回路

多回路：在输电线路中由一个单回路分支形成的另外一条回路；多回路供电是已有的电路是非单一的供电环路，既是多电源，又是多环路。2100433B

超、特高压输电线路距离保护保障系统安全稳定的作用是不可能被纵联保护完全取代。电容式电压互感器(CVT)暂态过程是引起超、特高压线路距离保护暂态超越的主要原因之一，常规研究思路有设计滤波器、自适应延时、还原CVT输入信号等。本项目申请提出了解决此问题新途径，在申请者已提出的输电线路等传变理论基础上，首次提出故障点电压经过的线性电路传变环节与保护安装处电压、电流的传变环节一致情况下，保护安装处与故障点之间的电势差和流过保护的电流仍符合被保护线路分布参数模型。拟从故障点电压重构、虚拟数字传变方法、解微分方程算法、选相方法等方面展开研究，提出精确匹配输电线路暂态模型的快速距离保护新原理，突破在超、特高压线路故障暂态过程中CVT、高次谐波和非周期分量等对距离保护性能的制约，实现十毫秒内金属性故障定值误差小于5%的指标，也为数字化变电站配置的电子式互感器传变环节带来的线路保护新问题研究提供有价值参考。