黄瀛[1]2001年在《快速距离保护与保护测试平台》文中指出快速距离保护使用了相关原理，通过对线路电量中的故障分量进行计算，判断出故障发生的区间。本文对快速距离保护进行了比较系统的研究。通过对操作电压u_(op)和补偿电压u_p的推导，给出了操作电压u_(op)和补偿电压u_p的解析表达式。进而利用这些解析表达式对保护的判据进行了理论分析，指出使用了相关原理的基本判据存在的问题，并给出了解决方案。最后，使用EMTP对保护的判据进行了仿真试验，验证了理论分析的结论。 保护测试平台是用来对保护原理和保护装置进行试验的软件。从另一个角度说，它也是一个包括保护装置在内的电力系统的仿真软件。通过使用状态空间法来分析和描述整个电力系统，我们保证了整个系统与实际电力系统的一致性。平台软件的实现使用了面向对象的设计方法，保证了软件的易维护性和可扩展性。
曾德辉[2]2016年在《含分布式电源配电网和微电网故障分析与保护新原理研究》文中提出为了应对一次化石能源的危机、环境的恶化以及提高电力系统运行的安全稳定性和供电可靠性,以风力发电和光伏发电为代表的分布式清洁能源发电技术在我国得到了大力发展,已成为我国电力和能源领域的重点发展战略之一。分布式电源(Distributed Generator,DG)的波动性和间歇性以及其接入造成的电网结构和运行方式的复杂化,改变了电网的故障特性,给电网的故障分析与继电保护带了来挑战。由于DG广泛采用逆变型接入方式并网,因此本文主要针对含逆变型接口的分布式电源(Inverter Interface Distribution Generator,IIDG)配电网和微电网的故障分析和继电保护开展如下研究工作:1、建立了具有消除负序电流控制和故障穿越控制能力的PQ控制IIDG故障等值模型,提出了具有自适应电压支撑能力的IIDG故障穿越控制策略。该控制策略通过在逆变器输出短路电流尚未达到最大值时采用自适应电压支撑系数,能够使IIDG在电网故障时输出最大无功电流,在保证安全的前提下充分实现其电压支撑能力。基于RTDS的仿真,验证了该控制策略的有效性和实用性。2、在建立含多PQ控制IIDG配电网故障电流迭代求解方程组的基础上,提出了适用于含PQ控制IIDG的配电网故障分析方法,并采用不动点定理证明了迭代求解的收敛性。提出了含PQ控制IIDG的配电网自适应电流保护新原理,该自适应保护原理是通过IEC61850中的MMS通信实时获取IIDG的功率参考值,在线计算当被保护线路末端发生不同类型金属性短路的相电流,实现保护定值的自适应,能以较小的经济代价确保自适应电流保护在不同的DG出力条件下具有固定的保护范围。基于RTDS和所研发的保护测控装置,验证了所提故障分析方法的准确性和快速性以及保护原理的有效性。3、针对小电阻接地系统的特点,提出了含PQ控制IIDG的小电阻接地系统故障分析方法和自适应零序电流保护新原理,其技术路线与上述的故障分析方法和自适应电流保护相同。基于RTDS和所研发的保护测控装置,验证了所提故障分析方法的准确性和快速性以及保护原理的有效性。4、通过分析V/f控制IIDG的控制特性,推导出不同控制目标的V/f控制IIDG故障等值模型,仿真结果验证了V/f控制IIDG故障等值模型的正确性。通过建立含V/f控制和PQ控制IIDG的微电网故障电流计算的迭代求解方程组,提出了含V/f控制和PQ控制IIDG的微电网故障分析方法和自适应电流保护定值计算方法,并利用不动点定理证明了迭代求解方法的收敛性。基于RTDS和所研发的保护测控装置,验证了所提故障分析方法的准确性和快速性以及保护原理的有效性。5、研发了两套适用于含分布式电源配电网和微电网的保护测控装置。其中一套保护测控装置采用DSP+ARM双核处理器,具有模数转换模块和跳合闸回路以及MMS变电站层通信,因此也可适用于变电站层为IEC61850通信规约的传统变电站;另一套保护测控装置采用2DSP+2ARM四核处理器,具有2路1000M和2路100M以太网,支持SV、GOOSE和MMS通信,适用于全数字化变电站。两套装置均具有可靠性高、运算能力强、成本低、灵活性好等特点,能很好地满足含DG配电网和微电网对保护测控装置的性能要求。
李先妹[3]2012年在《基于全数字仿真的数字化变电站保护设备性能研究》文中研究说明随着IEC61850标准的出台和变电站自动化技术水平的提高,特别是电子式互感器、合并单元、智能断路器等新设备的应用,变电站进入了数字化时代。基于IEC61850标准的继电保护装置(简称“数字化保护”)取代了传统的保护装置,通过光纤接收电子式互感器输出的采样值信息,并向智能操作箱发送动作报文,同时接收智能操作箱上传的位置信息等。由于数字化保护装置的硬件结构、电气量接收形式及处理方式均与传统的保护装置存在很大差异,其测试方法也必然与传统测试方法不同。因此,开发一套数字化保护装置的测试系统,研究数字化保护设备的性能指标在入网之前是否达到系统要求,有着十分重要的现实意义。本文在对比分析继电保护装置检测方法的基础上,确定了对数字化保护装置进行整体性能研究的方案。同时,研究了数字化变电站的基本特征和关键技术,包括：数字化站的基本机构和组网方案,智能一次设备的硬件结构和工作原理等。以电力系统全数字仿真装置(Advanced Digital Power System Simulator, ADPSS)为核心设备,开发了基于IEC61850的数字化保护检测系统。利用光数字转换装置PWF-2T将物理接口箱输出的±10V模拟量信号转换为符合IEC60044-7/8、IEC61850-9-1/2规约的报文,通过光纤传送至待测数字化保护装置；同时PWF-2T可以接收数字化保护装置发出的动作报文,将GOOSE (generic object oriented substation event)信息转换为开关量节点信号,驱动模拟断路器动作,并通过物理接口箱将动作信息反馈给ADPSS,系统将按照新的结构进行仿真计算,由此完成对数字化保护设备的实时闭环测试。数字化保护测试系统建成后,进行了各项功能和性能测试,包括同步性、实时性、不同数据输出通道的同步性测试。经验证,该系统满足对数字化保护测试的各项要求。利用电力系统分析综合程序(Power System Analysis Software Package, PSASP)建立了测试仿真模型,包括220kV长距离双回线输电线路、220kV短距离环网和基于在线运行信息的220kV白洋淀数字化变电站的机电-电磁混合仿真模型,这些模型满足DL/T871-2004《电力系统继电保护产品动模试验》的要求。最后,利用新建数字化测试系统对国内继电保护设备的主要生产厂家的数字化保护装置进行性能研究,发现一些实际问题,具有重要的现实意义,完成了本课题所预定的目标。
郝刚刚[4]2016年在《智能变电站一体化综合测试实用技术研究》文中认为智能电网是国家重点支持的项目,而变电环节作为智能电网的重要支撑,在其中占据着相当重要的地位。通过对目前国内外智能变电站测试应用现状的研究分析,发现当前成熟的测试大多是对变电站的合并单元、电子式互感器和智能终端等单体设备而进行的。这些设备单体测试只是完成了设备自身硬件和软件功能的检查,并不能完整全面地反映智能变电站的真实情况。因此,有必要从全局的角度对变电站系统级测试方法及测试工具进行探索研究,建立对智能变电站整体功能和性能的评价体系。本论文首先对电子式互感器、合并单元、保护测控装置的基本原理和功能进行研究分析。并根据相应的测试规范,采用相应的测试工具研究分析了各个设备主要的测试内容、测试方法以及测试过程。设备单体测试的完成保证了设备自身的功能、订阅信息以及通信规约的正确性,但任何设备的单体测试都不能准确全面地反映系统的整体性能,因此需要对智能变电站测试做进一步的研究分析。本文对智能变电站的功能进行分解,旨在研究功能组件间的逻辑关系,并以逻辑节点和数据流表示不同功能组件间的功能实现和数据交换。通过设备功能间抽象信息模型的定义,并利用抽象通信服务接口ACSI和特定通信服务映射SCSM映射到OSI通信模型的应用层,从而实现设备间报文信息的网络传输。采用变电站配置语言SCL对智能变电站及设备进行统一配置,实现不同厂家生产的智能电子设备IED之间的无缝连接和互操作。通过对智能变电站网络系统和时钟同步系统进行测试,验证分系统内各设备间的信息交互及时钟同步性能是否满足设计要求。对智能变电站系统测试前,需要对智能变电站各设备连接进行检查,并对采样值回路和保护整组联动进行简要的测试,最后借助RTDS实时仿真技术模拟变电站一次设备的运行,通过功率放大器,采集器以及开关量转换装置等接口设备与智能变电站二次系统形成闭环系统,并根据实际工程的需要对其仿真的一次系统进行技术改进。根据当前系统测试采用多种测试工具配合完成的缺陷,以及之前研究论述的技术和方案的需要,引入了集多种测试功能于一体的综合测试平台。通过接口设备,综合测试平台与智能变电站二次系统连接成闭环测试系统,并在注入网络背景流量的情况下,对智能变电站继电保护系统进行闭环测试,以验证该测试平台和测试方案的有效性,为智能变电站测试技术方案提供参考。
张俊夫[5]2015年在《基于IEC 61850智能站自动化继电保护测试仪的研制》文中研究说明现如今智能站飞速的发展在国内大面积推广建设,为智能站继电保护装置进行调试的工作量巨大。在智能变电站的现场测试中往往会因为设备配置或测试装置问题影响测试进度造成延误,影响智能站的建设与使用。因此,为了提高调试工作的效率、加速工程进度并减轻测试人员工作负担研制新的针对智能站的自动化继电保护测试仪有着重要的意义。首先对市场中现有测试仪进行了分析。基于目前测试仪在工程中的应用,从现场调试操作、设备测试模型建立、自动化测试流程及报告生成提出了新测试仪的设计要求和目的。通过深入研究IEC 61850-9.2规约的采样传输服务原理以及通用面向对象的变电站事件GOOSE的原理及功能,提出了满足要求的硬件架构,为自动化继电保护测试仪的研制开发奠定的基础。在测试仪测试环节对保护工作原理进行研究,并以距离保护为例,详细分析了现场调试中继电保护测试仪对保护装置测试的方式和过程。为了简化测试流程结合IEC 61850规约与国家电网“六统一”标准提出了基于继电保护国网“六统一”的继电保护测试仪自动配置方法。为实现该方法建立了“六统一”标准下的测试用资料库收录了测试项所需配置参数描述用于自动配置。通过结合基于继电保护国网“六统一”的继电保护测试仪自动配置方法,对测试仪自动测试方案进行了完善。从自动配置到自动建模到自动测试再到自动生成结果实现了真正意义上的自动化。最终在攀枝花智能变电站,从工程的角度对其进行了现场的检验,验证了自动化继电保护测试的可行性,达到了预期结果。
蔡玉朋[6]2015年在《面向智能变电站的广域保护控制系统的研究与应用》文中研究指明21世纪以来随着坚强智能电网的大力建设以及网络通信技术、光电技术等相关技术的快速发展,变电站的运行方式正逐渐发生变化,智能变电站借此应运而生,尤其近几年智能变电站技术得到飞速发展,全国已建立多处智能变电站试点。智能变电站可以通过采用合并单元、智能终端、电子式互感器等智能设备以及基于IEC61850标准的统一标准化信息模型,实现数据采集的数字化以及电网信息在全站甚至广域范围内的共享,这为基于广域信息的保护控制提供了坚实的技术基础。由于传统继电保护采用的动作判据通常是基于本地测量信息,只能反映电力系统中某点或小范围区域内有限的运行状态,无法掌握全网范围内的运行状态信息,从而无法确保全局的安全稳定运行。因此在智能变电站领域采用基于广域信息的保护控制是合适的。目前,有关电力系统广域保护控制的研究有很多,但多数都将其作为后备保护,以智能变电站为背景,并将广域保护作为主保护的研究少之又少且饱受争议,在面向智能变电站的广域主保护与控制技术方面的研究仅限于理论和某一方面的测试,并没有权威且全面的试验数据能够验证其可行性以及可靠性。本文以辽宁电力科学研究院“辽宁朝阳66KV电网广域保护专项动模试验”项目为依托,探讨广域主保护与广域备自投在智能变电站实际工程应用当中的相关问题,并对面向智能变电站的广域保护控制系统的方案进行探索,研究广域保护作为主保护与广域备自投在智能变电站领域应用的可行性和可靠性,分析广域保护控制系统在智能变电站中的发展前景。本文以朝阳马山地区有特定联系的多个66KV智能变电站为试验背景,在RTDS上搭建一次系统实时仿真模型,并与功率放大器、故障录波器等常规试验设备以及实际二次设备相连构成闭环的仿真测试平台,进而对广域主保护、后备保护的原理以及广域备自投的控制策略进行重点研究,并结合仿真结果对广域保护的原理与广域备自投的控制策略进行分析评价。
杨丽[7]2010年在《基于IEC 61850过程总线结构的数字化保护系统性能研究》文中提出基于IEC 61850过程总线结构的数字化继电保护系统是数字化变电站综合自动化系统的重要体系之一,其性能优劣直接影响到电网的安全性和稳定性。过程总线结构数字化保护系统一般由常规/非常规互感器NCIT (Non-conventional Instrument Transformer)、合并单元MU (Merging Unit)、以太网交换机(Ethernet Switch)、保护智能电子装置IED (Intelligent Electronic Device)、同步时钟源(Time Synchronisation Source)、断路器控制器(Breaker Controller)等构成。IEC61850-9-2定义的过程总线,实现了互感器或合并单元与间隔层设备如保护IED、间隔层控制器、测量仪表等的数字化连接,是一次系统和二次系统的桥梁。不同的过程总线组网结构和过程层采样值通信的时间同步精度对数字化保护系统的性能有直接影响,与NCIT并列运行的常规电流互感器(CT)饱和现象对电流差动保护的影响也必须解决。因此,研究上述各种问题对基于过程总线结构的数字化保护系统性能的影响及解决方案具有重要的理论价值和实际意义,本工作是英国国家电网NG (National Grid)、法国阿海珐公司(Areva)、苏格兰电力公司(Scottish Power)等联合资助的基金项目的重要内容,由作者在英国曼彻斯特大学的国家电网电力系统研究中心完成。本文引入最小径集、灵敏度分析、叁阶差分等方法并借助统计学工具,对基于过程总线结构的数字化保护系统的性能进行了深入研究,为英国国家电网公司设计了过程总线组网应用方案,过程层采样值精准时间同步实现方案和新型数字化保护系统模型及性能测试方案,开发了电流差动保护CT饱和检测程序,并应用于工程实际,取得的创新性成果和主要研究工作如下：1、建立了基于过程总线结构的六种数字化保护系统模型,应用可靠性框图和最小径集算法,求解各模型可靠性数据并进行灵敏度分析,得出最优模型和设备重要度优先级序列。过程总线的组网方案有星型拓扑、总线拓扑、环形拓扑、网状拓扑等,不同的组网方案对数字化保护系统的可靠性有重要影响。通过分析各方案的优缺点,基于国际主流设备制造商的过程总线数字化保护系统实现方案,为英国匡家电网设计了通用型过程总线组网方案、适用于双母线接线变电站和网格型接线变电站的过程总线组网方案。从功能冗余角度,提出了六种基于过程总线结构的数字化保护系统模型,建立可靠性框图并借助最小径集算法求解各模型的可靠性。由于系统各元件的可靠性数据源于设备制造商和电网运营商的经验值而非实际统计所得,采用两组灵敏度分析工具来研究原始数据不准确或发生变化时最优解的稳定性,得到各设备对保护系统可靠性的影响,确定元件重要度优先级排序,对优化系统投资计划和指导系统维护及故障检修有重要指导作用。2、针对数字化保护系统过程层采样值SV (Sampled Values)亚微秒级时间同步精度的要求,提出了叁种合并单元时间同步模型,分别适用于灵敏度补偿系统、常规互感器和非常规互感器并列运行系统和分布式母线保护系统。将“乒乓”原理同步算法应用于合并单元同步,得出算法执行后的合并单元时钟漂移特性和采样值相角差；提出预测算法应对GPS信号丢失；对基于主从时钟算法的IEEE 1588 V2精准时钟同步协议,提出“主时钟群”概念并采用“民主”算法提高其主时钟故障时的可用率；结合实际工程,引入透明时钟概念,将支持IEEE1588 V2的RuggedCOM RSG 2288以太网交换机应用于过程层组网,确保过程层时间同步的可靠性和精确性。3、应用OMICRON CMC测试仪和RTDS (Real Time Digital Simulator),开发了新型过程总线结构数字化保护的性能测试系统。研究了IEC 61850对保护系统测试的影响,采用OMICRON CMC测试仪的IEC 61850测试工具和IRIG-B接口单元,设计了支持IEEE 1588 V2过程层时间同步的数字化保护测试系统,实现冗余时间源机制,提高了时间同步(亚微秒级)的可靠性和准确性。与原方案(5个保护柜各需一个GPS天线)相比节省了3套GPS天线及相应的P594同步单元,实现降低成本和简化接线的目的。同时,该测试方案修改扩展灵活,可替换其他厂家的合并单元和保护IED进行设备兼容性和互操作性测试,实现设备的“即插即测”,充分体现和利用了数字化保护系统的优势。开发了两套基于RTDS的合并单元测试方案,通过对OMICRON与RTDS测试方案的对比,提出测试工具的最优选择标准。4、针对英国国家电网的网格角型接线变电站(Mesh Corner)的运行特点,应用Areva MiCOM系列保护IED,在英国曼彻斯特大学国家电网电力系统研究中心为其建立了由5个保护柜组成的完整保护系统,包括全数字化网格角母线保护柜、全数字化变压器高/低压侧保护柜、馈线近网格角全数字化保护A柜和远端常规硬接线保护B柜。引入统计学工具,针对常规保护系统性能测试参数的不足,提出了一系列适用于该保护系统性能测试的独立参数、相对参数、兼容性和互操作性参数等指标,综合考虑保护系统的整体性能测试和单个设备的性能测试,同时兼顾设备兼容性和互操作性参数,并开发了适用于不同保护配置的测试执行方案,为量化统计分析该新型数字化保护系统的性能参数提供了高效有力的工具。5、针对本项目CT饱和对馈线B柜的常规硬接线电流差动保护的影响,引入CT二次侧感应电压变化率等判据对原叁阶差分CT饱和检测算法进行改进。原算法采用CT二次电流叁阶差分的模极大值串检测CT饱和,灵敏度较高但容易发生识别错误,抗噪声能力弱,且后续检测结果对前期检测结果依赖性强易导致检测结果无效,稳定性无法满足实际要求。改进算法克服了原叁阶差分检测法的不足,且运算量小,便于实时实现。DigSILENT (DIgital SImuLation and Electrical NeTwork calculation program)仿真结果表明,该方法实用有效,提高了CT饱和检测的准确性和稳定性,有效避免了常规硬接线电流差动保护IED因CT饱和引起的误动、拒动或延时动作等问题。
刘益青[8]2012年在《智能变电站站域后备保护原理及实现技术研究》文中指出长期以来,传统的阶梯式后备保护存在动作延时长、整定配合困难、容易引起连锁跳闸事故等缺陷,始终是电网稳定运行的薄弱环节,已经越来越不适应智能电网的建设要求。智能变电站中采用了非常规互感器、智能一次设备和IEC61850通信标准等新技术,实现了信息采集的数字化、信息传输的网络化以及信息建模的统一化,为研究基于信息共享的新型后备保护提供了极为有利的条件。据此,本文围绕适用于智能变电站的站域后备保护原理及实现技术进行深入研究,完成的主要工作如下：提出了电流差动站域后备保护原理(Substation-area Differential Backup Protection, SDBP)及实现方法。对站域保护做了明确定义,分析了站域保护概念的内涵和外延。定义了边界差动区、站内差动区、元件差动区和搜寻差动区等不同类型的差动区。SDBP根据各差动区的动作状态可以精确定位故障元件,并根据主保护动作信息和断路器位置信息完成整个变电站的后备保护功能。SDBP摈弃了传统后备保护的阶梯式整定原则；动作时间固定并小于一个时间级差；具有绝对的选择性和较高的灵敏度；不受潮流转移引起的过负荷影响,避免了传统后备误动引起的连锁反应。讨论了SDBP的差动判据动作特性、整定原则及灵敏度等关键问题；分析了TA饱和、励磁涌流对SDBP的影响及对策。利用PSCAD仿真软件,对正常运行状态、区内外各种类型故障进行了大量仿真实验,验证了SDBP原理的正确性。针对站域后备保护数据处理量极大的特点,提出了适合于SDBP原理的数据处理新方法,即以傅里叶运算为基础的实用修正算法。新方法不需要进行数据插值和采样率转换,而是直接对采样值序列进行傅里叶运算,然后根据实测的信号频率对有效值和相位进行修正。相比于全数字化保护中广泛采用的数据插值、抽取的预处理方法,新方法大大缩减了计算量,并省去了抗混迭低通滤波环节,从而避免低通环节引入的附加量化误差和滤波器延时。通过ATP和MATLAB等工具验证了新方法完全适用于SDBP等采用相量比较原理的继电保护应用。提出了基于窄带滤波器的变数据窗相量求取新算法—NBDF-Phaselet算法。先利用1/4周期数据窗的Phaselet算法得到窄带滤波器的近似初值,对采样值序列进行窄带滤波,再使用不同数据窗长的Phaselet算法进行精确相量估计。采用新算法后,站域后备保护可以接收相邻变电站的Phaselet数据替代采样值数据,可有效降低SDBP原理对站间数据通信的要求,简化了站域后备保护的设计。通过PSCAD和RTDS试验数据,验证了NBDF-Phaselet算法应用于相量电流差动原理的有效性。设计了站域后备保护装置的实现方案,研制了满足站域后备保护需求的高性能软硬件平台,采用了CPU+DSP的多处理器架构和嵌入式实时多任务操作系统。由PowerPC模块完成管理和网络通信等功能,具备过程层多路千兆以太网通信接口；采用浮点DSP作为数据协处理器。软件上对采样值传输、GOOSE信息的收发等关键模块进行了优化设计,提高了信息处理的实时性。建立了符合IEC61850标准和Q/GDW396标准的站域后备保护信息模型。提出了基于IEC61850标准利用EoS和广域以太网技术扩展过程层网络直接传输采样值的通信方案。
张晨[9]2014年在《智能化牵引变电所集中保护设计》文中指出我国高速铁路总营业里程达到11028公里,已经成为世界上高速铁路投产运营里程最长的国家。牵引变电所担负着为高速铁路提供动力的任务,伴随着IEC61850标准的颁布、通信技术及计算机技术的高速发展,牵引变电所自动化系统发生着深刻的变化,数字化牵引变电所也开始在我国干线铁路中启用,智能化牵引变电所是未来的发展方向。目前既有的牵引变电所保护装置,都是根据功能按照一对一的方式配置的,在馈线间隔配置馈线保护、变压器间隔配置变压器保护,这一保护配置方式存在一定的缺陷,例如在需要其他间隔的保护作为后备时,为了保证动作的选择性而设置较长动作时限,不利于快速切除故障；当牵引变电所发生断路器失灵时,一般由上级断路器跳闸切除故障,此种方式扩大了停电范围；特殊情况下,馈线保护发生误动时不能正确判断。针对牵引变电所现有保护配置存在的缺陷,本文提出在一台服务器上实现的牵引变电所集中保护,该种保护在集成变电所传统保护功能的基础上,增加两种配合动作的后备保护,分别是保护配合后备保护与区域后备保护,文中给出了原理、动作逻辑以及流程图,同时研究了配置集中保护的变电所网络通信方案。其后基于一台PC机,利用多线程以及多线程同步方式,对集中保护的各个任务模块进行线程划分,并建立对应线程函数的内核事件对象,针对集中保护功能开展了具体的软件设计,主要包括：应用WinPcap提供的网络编程接口来实现数据接收任务模块,完成对IEC61850-9-2、GOOSE报文的接收和解析；保护任务模块完成各种电气量运算以及动作判据的判别；通信任务模块完成GOOSE报文形式的断路器、隔离开关动作信息的发送。最后采用PNF803数字继电保护测试仪、PCS-222B智能操作箱、模拟断路器、光电转换器以及服务器搭建测试平台,以集中保护中馈线保护功能、保护配合后备保护功能为例,对保护程序的正确性进行测试,测试结果表明：保护软件任务划分合理,数据接收解析准确,保护动作及逻辑正确,GOOSE报文输出可靠,模拟断路器能够快速准确跳闸。
徐妍[10]2015年在《智能电网环境下电力系统保护新技术的研究与探讨》文中研究说明随着我国智能电网的飞速发展,新设备和新技术的应用日新月异。超导限流器、超导电缆作为新设备的标杆在国家电网已有了示范应用,在稳态运行时能有效提高电网运行的经济性,在故障时能降低短路容量提高电网运行的安全性。分布式电源作为可再生能源重要的应用途径目前处于全面建设阶段,促进了低碳电力系统的发展。高级量测技术是智能电网的基础技术,其中光纤传感技术具有抗电磁干扰能力强、损耗低、传输频带范围宽等优点,在电力系统信息测量领域取得了比较好的应用效果。通信技术是智能电网的基础,我国具有完全自主知识产权的北斗卫星导航通信系统,可以在农村电力系统信息监控、电力线路巡监系统等领域具有良好的应用前景。智能电网环境下新设备和新技术的应用对电网运行提出了新的挑战。电力系统继电保护是电力系统安全运行的重要保障。超导限流器、超导电缆作为智能电网应用的新设备,在给电网运行带来优点的同时,也对电力系统常规继电保护产生了重要影响,比如由于超导电缆的特殊电气特性导致保护误动和拒动。分布式能源接入配电网是绿色能源的主要应用形式,使得配电网成为多源配电网,原有的配电网电流保护和距离保护已经不能适应多源配电网安全运行要求,需要寻求新的解决手段。光纤传感新技术需要适应和满足电力系统设备保护所需信息的特殊性,比如抗干扰能力强、测量精度高、实时性要求高等特点。北斗卫星导航新技术信息传送能力不够强,而电力系统保护和监测需要大量信息,如何将两者特性进行有效融合,是北斗在电力系统应用需要解决的重要问题。论文以智能电网环境下新设备和新技术的应用为背景,以电力系统保护为关键点,开展了以下研究工作：1、针对超导限流器、超导电缆新设备,研究了新设备投入电网运行时对电流保护的影响,并提出了可行的整定配置方法。论文首先从理论角度讨论了超导电缆和超导限流器在分别投入到线路对叁段式电流保护和零序电流保护的影响；然后在超导电缆和超导限流器联合投入后分析了对叁段式电流保护的影响,得到一般情况下限时速断保护需要重新整定、定时限过电流保护影响很小的结论,并研究了叁段式电流整定方法。随后又分析了对于零序电流保护的影响,发现联合投入后改变了线路零序网络结构,使得零序电流保护的Ⅰ段、Ⅱ段保护的保护范围减少,需要对其动作整定值重新整定,并研究了零序电流保护整定方法。2、针对超导限流器、超导电缆联合投入,研究了其对距离保护的影响,并提出了可行的整定配置方法。论文首先对于叁段式距离保护发现由于超导电缆的单位电容较大,超导限流器其电阻较大,其阻抗特性与常规线路的阻抗特性不同,会导致距离Ⅰ段、Ⅱ段保护的保护范围缩小引起保护拒动,并研究了叁段式距离整定方法。然后对于工频变化量距离保护发现设备联合投入后,当线路发生正向故障时会导致保护范围变小引起保护拒动,当发生反向故障时,由于超导电缆的容性电抗相对于感性阻抗要大得多导致电流反向,引起保护误动。并从超导电缆长度选取和整定值配置两个角度提出了解决方案。3、针对分布式新能源,研究了分布式电源接入配网后对电流保护的影响,结合超导限流器的应用,研究了应用超导限流器有效减轻分布式电源接入的不利影响,提出了超导限流器和电流整定协调解决方案,并确定了分布式能源的最大允许接入容量。首先论文针对反时限电流保护,将超导限流器装置应用于配电网络,在分析分布式电源接入对反时限保护的影响机制的基础上,所提出的超导限流器的最小参数配置解决了配电网反时限保护的协调问题。然后针对叁段式电流保护,提出选取超导限流器常导状态(故障)下阻抗及修改保护定值的方法,在考虑系统和分布式电源运行方式变化的前提下,很好地保证了保护的选择性。针对分布式电源接入的准入容量分析和研究,发现应用超导限流器可以有效提高DG的准入容量,并且分布式电源的接入位置不同会对接入超导限流器之后的准入容量产生较大的影响。4、针对光纤传感新技术,提出了一种基于分布式光纤传感技术的变压器绕组变形监测方法。论文首先根据光的电磁波动理论,从理论上分析了光纤弯曲传感器的工作原理。然后根据光的波动理论根据实验来证实了光时域反射(OTDR)传感系统的可行性。分析了通过分析光接收机接受到的光功率信号的大小与时间来判断变压器绕组的变形及变形发生的位置的精度。通过实验系统,发现论文所提方法可以实时监测到变压器绕组轻微机械变形量与变形发生的位置,具有的灵敏度高、抗电磁干扰、绝缘性好等优点,提高了变压器保护的可靠性。5、针对北斗卫星导航通信技术,分析了北斗通信系统应用于电力系统常规信道破坏时作为通信系统第叁道防线的可行性,并解决了故障过程中北斗信息通道有限导致的电力系统保护信息选择和排队等问题,提高了电力系统保护信息传输通道的安全性。论文首先对北斗导航通信系统进行详细的介绍,并对北斗通信与光纤通信等其他通信信道进行比较,分析了北斗通信系统应用于电力系统常规信道破坏时作为通信系统第叁道防线的可行性。然后分析应用过程中需要克服的单次通信数据量小、通信时间间隔大、没有可靠的数据传输机制等问题,并提出了可行的解决方案。随后针对故障过程中北斗信息通道有限而故障信息需要集中发生而产生的排队延时问题,构建了优先级队列的算法解决了并行数据接收的问题。最后针对故障信息同时大量输送问题,定义了保护重要性指标和优先级,保障了电网继电保护信息等实时性要求高的数据的接收问题。
参考文献：
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[2]. 含分布式电源配电网和微电网故障分析与保护新原理研究[D]. 曾德辉. 华南理工大学. 2016
[3]. 基于全数字仿真的数字化变电站保护设备性能研究[D]. 李先妹. 华北电力大学. 2012
[4]. 智能变电站一体化综合测试实用技术研究[D]. 郝刚刚. 沈阳工程学院. 2016
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