直流輸電系統(tǒng)故障暫態(tài)和繼電保護動態(tài)行為

目錄
序一
序二
前言
第1章 緒論 1
1.1 直流輸電系統(tǒng)組成 2
1.1.1 直流輸電系統(tǒng)一次結(jié)構(gòu) 2
1.1.2 直流輸電系統(tǒng)的二次控制保護 3
1.2 直流輸電系統(tǒng)正常運行特性 5
1.2.1 接入約束 5
1.2.2 穩(wěn)定約束 6
1.2.3 諧波約束 7
1.2.4 運行方式 8
1.2.5 直流偏磁 10
1.3 直流輸電系統(tǒng)故障動態(tài)特點 12
1.3.1 控制特性強約束 12
1.3.2 閥動態(tài)切換 13
1.3.3 交直流系統(tǒng)相互作用 13
1.3.4 長直流輸電線路 15
1.4 本書內(nèi)容結(jié)構(gòu) 15
第2章 直流系統(tǒng)換流器故障暫態(tài)過程分析 17
2.1 引言 17
2.2 換流器的換相暫態(tài)過程 17
2.2.1 換流器正常換相暫態(tài)過程 17
2.2.2 交流電網(wǎng)故障時換流器換相暫態(tài)過程 20
2.2.3 換流器換相失敗暫態(tài)過程 28
2.3 交流故障特征經(jīng)換流器侵入的暫態(tài)過程 30
2.4 換流器區(qū)的故障類型 33
2.4.1 換流器閥短路故障 34
2.4.2 換流器直流側(cè)出口短路故障 37
2.4.3 換流器直流側(cè)對地短路故障 41
2.4.4 換流器交流側(cè)相間短路故障 42
2.4.5 換流器交流側(cè)相對地短路故障 44
2.5 換流器對交流故障響應的暫態(tài)過程 48
2.5.1 系統(tǒng)不對稱時換流器狀態(tài)切換模型 48
2.5.2 換流器交流連接線故障暫態(tài)過程分析 49
第3章 直流系統(tǒng)故障特性的換流器效應對換流器保護的影響分析 55
3.1 引言 55
3.2 換流器保護與換流變保護的邊界問題 55
3.3 換流器差動保護動作結(jié)果的離散性 57
3.3.1 換流器差動保護對不同類型故障響應的不確定性 58
3.3.2 換流器差動保護特征量動態(tài)特性影響因素 60
3.3.3 換流器差動保護特征量動態(tài)特性分析 62
3.4 基頻保護動作結(jié)果及響應時間離散性分析 81
3.4.1 50Hz和100Hz分量的產(chǎn)生機理 81
3.4.2 交流故障下基頻保護特征量動態(tài)特性分析 83
3.5 低電壓保護動作結(jié)果及響應時間離散性分析 88
第4章 逆變側(cè)交流故障引發(fā)直流換相失敗的暫態(tài)過程與評估 94
4.1 引言 94
4.2 逆變側(cè)交流故障引發(fā)換相失敗的暫態(tài)過程分析 94
4.2.1 逆變側(cè)交流故障下的換流母線電壓 94
4.2.2 逆變母線電壓畸變引發(fā)換相失敗的暫態(tài)過程 97
4.3 逆變側(cè)交流故障引發(fā)換相失敗的影響因素 102
4.3.1 系統(tǒng)運行方式 102
4.3.2 故障時刻 104
4.3.3 故障位置 106
4.3.4 故障類型 107
4.3.5 過渡電阻 108
4.4 考慮時空離散性的換相失敗評估方法 109
4.4.1 同時計及電壓幅值和相位變化的熄弧角判據(jù) 109
4.4.2 基于短路計算程序的換相失敗評估方法 111
4.4.3 換相失敗評估方法的校驗 112
第5章 直流系統(tǒng)故障及擾動對交流繼電保護的影響分析 121
5.1 引言 121
5.2 直流系統(tǒng)運行工況對交流繼電保護的影響 122
5.2.1 慢速變化工況 122
5.2.2 快速變化工況 124
5.2.3 直流系統(tǒng)運行工況對交流繼電保護影響評價 125
5.3 直流系統(tǒng)換相失敗引起的交流系統(tǒng)故障特征變異 127
5.3.1 故障特征變異的概念 127
5.3.2 基于“競爭”的故障特性變異機理分析 128
5.3.3 “競爭”的基本分析方法 129
5.3.4 交直流系統(tǒng)電氣競爭范圍分析 129
5.3.5 交流系統(tǒng)故障特征變異對繼電保護的影響途徑 130
5.4 故障特征變異下交流繼電保護動態(tài)行為 131
5.4.1 變化量方向元件 131
5.4.2 零序元件 138
5.4.3 負序元件 140
5.4.4 距離元件 144
5.4.5 差動元件 149
5.5 故障特征變異引起暫態(tài)功率倒向問題分析 151
5.5.1 暫態(tài)快速功率倒向機理 151
5.5.2 暫態(tài)快速功率倒向發(fā)生的電氣條件 152
5.5.3 暫態(tài)快速功率倒向發(fā)生的時序條件 154
5.5.4 多直流饋入系統(tǒng)的特殊性 155
5.5.5 暫態(tài)功率倒向影響保護動作的因素分析 157
5.6 直流系統(tǒng)對交流繼電保護的其他影響分析 158
5.6.1 直流偏磁與諧波問題 158
5.6.2 電氣量快速變化問題 161
第6章 直流輸電線路故障暫態(tài)過程分析 165
6.1 引言 165
6.2 直流輸電線路故障概述 166
6.2.1 直流輸電線路故障分類 166
6.2.2 直流輸電線路的故障階段 173
6.3 直流輸電線路故障行波過程分析 175
6.3.1 直流輸電線路數(shù)學模型 175
6.3.2 故障行波在直流輸電線路不連續(xù)邊界的折反射規(guī)律 179
6.3.3 故障行波在直流輸電線路中的傳遞過程 183
6.3.4 直流輸電線路故障行波傳播特性 186
6.4 直流控制對直流輸電線路故障的影響 190
6.4.1 直流系統(tǒng)控制功能簡介 190
6.4.2 極層控制的影響作用 191
6.4.3 換流器層控制的影響作用 192
第7章 直流輸電線路繼電保護動態(tài)行為分析 197
7.1 引言 197
7.2 直流輸電線路繼電保護及其特征量 197
7.2.1 直流輸電線路繼電保護概述 197
7.2.2 直流輸電線路繼電保護的特征量 198
7.3 直流輸電線路保護特征量的動態(tài)響應特性及影響因素 199
7.3.1 電壓變化率du/dt的動態(tài)特性及其影響因素 200
7.3.2 電壓變化量ΔU的動態(tài)特性及其影響因素 204
7.3.3 電流變化量ΔI的動態(tài)特性及其影響因素 205
7.3.4 線路低電壓水平|Udl|的動態(tài)特性及其影響因素 206
7.3.5 差電流|Idl—Idl_os|的動態(tài)特性及其影響因素 210
7.4 直流輸電線路繼電保護的動態(tài)行為 212
7.4.1 行波保護 213
7.4.2 微分欠壓保護 221
7.4.3 直流輸電線路差動保護 225
7.5 直流輸電線路繼電保護優(yōu)化策略 230
7.5.1 特征量ΔI的處理方式的優(yōu)化 230
7.5.2 行波保護電壓判據(jù)的優(yōu)化 237
7.5.3 基于高頻采樣的直流輸電線路行波保護優(yōu)化 241
7.6 直流輸電線路繼電保護新原理 245
7.6.1 檢測電流首峰值時間的直流輸電線路繼電保護新原理 245
7.6.2 基于寬頻信息的直流輸電線路故障測距研究 255
第8章 直流輸電線路解析方法及應用 265
8.1 引言 265
8.2 直流輸電線路故障分析模型 266
8.2.1 貝吉龍法概述 266
8.2.2 單極直流輸電線路故障分析模型 267
8.2.3 雙極直流輸電線路故障分析模型 273
8.2.4 雷擊直流輸電線路暫態(tài)分析模型 279
8.2.5 直流控制和行波色散等值模型 285
8.3 直流輸電線路故障解析 288
8.3.1 直流輸電線路短路故障 288
8.3.2 直流輸電線路端部外側(cè)短路故障 293
8.3.3 非故障雷繞擊直流輸電線路擾動 296
8.4 直流輸電線路保護整定方法 299
8.4.1 直流輸電線路保護范圍與整定需求 299
8.4.2 直流輸電線路保護邊界確定 300
8.4.3 直流輸電線路行波保護整定方法 301
8.5 直流輸電線路保護雷擊誤動風險評估 305
8.5.1 雷擊工況下的行波保護誤動分析 306
8.5.2 行波保護雷擊誤動概率模型 308
8.5.3 行波保護雷擊誤動風險評估方法 312
第9章 換流變涌流特性及其對直流50Hz保護的影響分析 315
9.1 引言 315
9.2 換流變涌流問題及其特殊性 316
9.2.1 換流變涌流問題 316
9.2.2 換流變勵磁涌流特殊性 322
9.2.3 換流變和應涌流正序二次諧波特性 332
9.3 換流變涌流諧波沿直流輸電線路傳遞機理 341
9.3.1 基于直流輸電線路參數(shù)的50Hz諧波放大評估方法 341
9.3.2 運行方式對50Hz分量傳遞特性影響 354
9.4 直流系統(tǒng)涌流諧波特性的影響因素 359
9.4.1 直流設備參數(shù) 359
9.4.2 涌流嚴重程度 361
9.4.3 直流輸送功率 362
9.4.4 直流系統(tǒng)運行方式 363
9.4.5 交流系統(tǒng)強度 364
9.5 換流變涌流對直流50Hz保護影響的應對策略 365
9.5.1 應對策略概述 366
9.5.2 分相合閘控制策略優(yōu)化 367
9.5.3 基于波形識別的直流50Hz閉鎖策略 372
參考文獻 384