基于电流相位比较原理的站域保护研究

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1、分类号学号M201271359学校代码10487密级硕士学位论文基于电流相位比较原理的站域保护研究学位申请人：曾臻学科专业：电气工程指导教师：张明副教授答辩日期：2015.5.21AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringResearchonSubstationAreaProtectionBasedonthePrincipleofCurrentPhaseComprisonCandidate:Ze

2、ngZhenMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:Assoc.Prof.MingZhangHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结

3、果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着智能电网技术的不断完善，智能变

4、电站的应用也将越来越广泛，它解决了传统阶梯式后备保护很多问题，比如整定困难，延时长等。在对智能变电站构建方案以及相应保护算法的研究上，国内学者主要针对集中式保护结构进行了大量的探索，利用智能变电站能够实现全站各种信息共享的优势来对变电站站域式保护进行优化。传统电流相差高频保护凭借能抵御系统振荡、在系统非全相运行状态下也能正常工作、构造精简、不需要采集电压等方面的优势，一直作为超高压输电线路的主保护。因此，将电流相位比较原理应用于变电站站域保护当中，利用相差保护的优势来进一步提高站域保护的“四性”是有理论和现实意义的。基于这些原因，

5、本文利用分相电流突变量相位和序电流相位比较原理，对站域保护的实现方案进行深入研究。文章首先简述了智能电网、智能变电站的历史以及发展状况，并对比了各国的进展，发现各国虽然对智能电网研究的侧重不同，但是对于电网性能的描述以及对其追求目标是相同的，即建设安全、环保、高效、经济的新型电网。本文介绍了国内外学者对站域保护的研究现状，包括集中式保护、分布式保护以及站域保护算法；总结了近年来国内对变电站智能化技术的工程应用现状：对于220kV等级以上变电站，不对其进行过程层改造，而对间隔层以上应用IEC61850标准模式；对于低于220kV电压

6、等级的情况，则将IEC61850标准模式应用到过程层及以上。其次，本文在分析传统后备保护的缺陷；介绍现有数字化变电站的结构特点；研究适用于变电站系统的网络结构的基础上，提出了分电压等级独立配置保护的变电站站域保护构建方案，即保留一套传统主保护，配置两套站域主后备保护。同时，采用双星型网络设计了针对不同电压等级的站域保护系统过程层组网方案。本文简述了传统相差高频原理并分析其优缺点，具体研究了应用分相I、序电流相位比较原理在变电站中线路、母线、变压器的方案和可行性，从而提出了利用电流相位比较原理的站域保护方案。研究了一种新的原理实现

7、方式，即利用捕捉正I华中科技大学硕士学位论文弦波起始点从而确定断路器采集到的电流相位关系的方法来计算相应电流的相位差。提出了站域保护的跳闸策略并针对变电站特殊问题，如拓扑识别、TA饱和、变压器励磁涌流、断路器失灵，提出了此原理的解决方案。最后，文章利用PSCAD/EMTDC建立变电站拓扑结构并对设计方案进行仿真研究，以VisualStudio为程序开发平台，编写C++和Fortran代码，嵌入PSCAD/EMTDC仿真平台，与构建的电力系统模型一起，构成与实际保护运行特性一致的仿真平台。通过仿真单点故障、断路器失灵、通讯失灵等状况

8、来证明此方案的优势。关键词：变电站构建过程层组网站域保护相位比较PSCAD/EMTDCII华中科技大学硕士学位论文AbstractAstechnologyofsmartgridgrew,morewidelyusedthesmartsubstatio