直流保护对交流故障的响应及其出口时序特性研究

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1、硕士学位论文直流保护对交流故障的响应及其出口时序特性研究作者姓名李佳曼学科专业电力系统及其自动化指导教师蔡泽祥教授所在学院电力学院论文提交日期2015年4月ResponseoftheDCprotectiontoACfaultsanditsoutputtimingsequencecharacteristicsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LiJiamanSupervisor：Prof.CaiZexiangSouthChinaUniversi

2、tyofTechnologyGuangzhou,China分类号：TM7学校代号：10561学号：201220110498华南理工大学硕士学位论文直流保护对交流故障的响应及其出口时序特性研究作者姓名：李佳曼指导教师姓名、职称：蔡泽祥教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：电力系统及其自动化研究方向：电力系统保护、控制与自动化论文提交日期：2015年4月18日论文答辩日期：2015年6月6日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：张勇军委员：蔡泽祥李晓华朱林邹俊雄摘要在交直流混联系统中

3、，当直流输电系统发生故障时，直流保护应快速动作，保护直流设备免受故障威胁；而在交流系统发生故障时，直流保护应该尽量不动作，由交流保护切除故障后恢复正常运行。然而，直流保护的动作并不严格遵循以上原则，交流故障时直流保护动作导致直流闭锁等事故时有发生，交直流相互作用对直流保护的安全运行带来的新挑战已不可忽视。本文针对交直流混联系统中直流保护在交流系统故障时误动的问题展开了研究，对直流保护的运行风险进行梳理和评估，为直流输电系统的安全可靠运行提供指导。本文首先分析了交流故障下直流系统暂态的形成与发展，并总结出交流故障

4、引发的直流暂态过程具有低电压、电流不平衡、含有100Hz分量等特征。从交流故障与直流故障的相似性、直流保护原理和整定方法的不完善性两方面揭示了直流保护对交流故障的响应机理。在这个基础上，全面梳理出在原理上能反映交流故障的直流保护类型。本文结合某特高压直流系统的PSCAD/EMTDC仿真数据，详细分析了两侧交流系统故障时的谐波特征、低电压特征以及电流失衡特征所引发的直流保护误动情况。对100Hz保护、直流低电压保护、阀组差动保护以及桥差保护在交流故障下的动态行为进行了深入分析，并提出相应的改进建议，为直流保护的更

5、合理运行提供指导。最后，针对直流保护在交流故障下动作的不确定性问题，分析了直流保护的计时原理。指出直流保护内部计时器采用累计的计时方式，导致直流保护的出口时间具有不确定性。直流保护的出口时间决定于故障期间保护特征量的动态过程，与故障类型，故障发生时刻有关。在交流故障下会动作的几个直流保护的出口时间较为接近，故直流保护间的出口时序关系流决定了保护的最终动作结果。交流故障发生在不同故障时刻时，直流保护的出口时间不同，出口时序关系也不同，导致了直流保护动作结果的时间离散性。关键词：直流输电系统；直流保护；交流故障；响

6、应特征；时序特性IAbstractInAC/DChybridsystem,whenfaultsoccurinHVDCtransmissionsystem,DCprotectionshouldrapidlyrespondtoprotectDCequipmentfromthreatsandfaults.WhenfaultsoccurinACsystem,theDCprotectionshouldnotactinsteadofACprotectiontocutoffthefaults.However,theDCpro

7、tectiondoesnotactstrictlyfollowingtheprinciplesabove.TherehasbeenseveralaccidentsthatcausedbyDCprotection’smalfunctionunderACfaultsandresultedintheblockofHVDCsystem.ItshowsthatthechallengesAC/DCinteractionbringstothesafeoperationofDCprotectionshouldnottobeig

8、noredanymore.Inordertosolvethisproblem,thispaperanalyzesandaccessestheoperationriskofDCprotectioninAC/DChybridsystem,whichprovidesguidanceforthesafeandreliableoperationofHVDCtransmissionsystem.T