基于行波原理的直流输电系统接地级引线故障测距

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1、万方数据万方数据山东理工大学硕士学位论文第1章绪论第1章绪论1.1研究背景和意义1.1.1直流输电系统发展现状及发展动向1954年瑞典投入一条100kV、200MV的直流输电线路，由本土向果特兰岛送电，成为是世界上第一条工业性质的高压直流输电系统。直流输电发展经历了汞弧阀换流时期和晶闸管换流时期，在远距离大容量输电、海底电缆和地下电缆输电以及电力系统联网工程中得到了较大的发展。特别是在20世纪80年代以后，大功率电力电子技术及微电子控制等高科技技术飞速发展，进一步促进了直流输电技术的应用和发展。直流输电技术之所

2、以得到如此蓬勃的发展，是因为交流输电相比，直流输电具有控制性能较好，传输功率大小和方向在短时间内可快速调节，有功损耗小，走廊占地少，且每根导线都可以作为一个独立回路，通过接地极使用大地（或海水）作为另一回路等优点[1-3]。目前，直流输电正处于大力发展阶段。我国直流输电的发展起步较晚，最早是在1958年考虑长江三峡水力资源的开发及三峡电站的电力外送问题时提出来的。在20世纪70年代直接从晶闸管换流阀开始，在已有建设和运行经验的基础上，开展直流输电技术的研究和发展工作，对直流输电的相关设备进行试验研制。2009年

3、，世界上第一个±800kV云广特高压直流输电示范工程单极顺利投产，线路全长1373公里，额定直流电压±800千伏，输送容量500万千瓦，自主化率超过60%，解决了一系列世界重大难题，成为我国电力工业占领国际制高点的标志性工程。2011年，向家坝——上海±800kV特高压直流输电工程投入运行，创造了输送容量最大、额定电流最高、输送距离最远等18项世界技术记录，充分体现了我国特高压直流输电技术取得的巨大突破[4-6]。我国中东部地区经济发达，资源贫乏，土地紧张，需要外来电力保证其可持续发展，而能源富集地区则集中在西

4、北部。用电需求和供给发展不平衡，亟需加强长距离、跨区域、大容量输电送电能力。面对国家社会经济发展需要，国家电网制定了“一特四大”能源发展战略，并计划在“十二五”期间，将“三华”地区特高压线路建设成为“三纵三横一环网”结构，其中特高压直流线路将新建12条，总建设长度将达到22188公里，容量为79200MW，总投资约为2400亿，由此拉开我国特高压直流输电工程研究及建设的序幕，使得高压直流输电成为电力建设的热点，高压直流输电将在我国电力建设中大放异彩。1万方数据山东理工大学硕士学位论文第1章绪论1.1.2直流输电

5、系统运行特性及接地极引线作用直流输电工程的系统结构可分为两端（或端对端)直流输电系统和多端直流输电系统两大类[7]。两端直流输电系统是只有一个整流站（送端)和一个逆变站(受端)的直流输电系统，即只有一个送端和一个受端，它与交流系统只有两个端口，目前世界上已投运的直流输电工程大多为两端直流输电系统，采取双极两端中性点接地方式，又称为双极方式，为两端换流站的中性点均连接接地极系统的方式，是最常见典型系统，见图1-1(a)。对于双极两端中性点接地的直流输电工程，当一极停运后，可供选择的单极接线方式有以下三种[8-11

6、]，三种接线方式的运行性能和对设备的要求不同。(1)单极大地回线方式：直流输电系统在单极大地回线运行方式下，非故障极两端的设备和直流输电极线完好，两端接地极系统完好，接地极引线作为输电线路一极，线中电流大小等于直流输电电流；故障极两端的设备和直流输电故障极线路退出工作进行检修，如图1-1(b)。(2)单极金属回线方式：单极金属回线方式是指非故障极两端变电设备及直流输电极线均可投入正常运行，故障极仅换流站设备出现故障需要检修，而故障极的直流输电极线并未故障，可作为非故障端输电回路使用，如图1-1(c)所示。(3)

7、单极双导线并联大地回线方式：直流输电系统仅故障极变电设备出现故障，退出工作，而故障极连接的直流输电极线可投入运行，非故障极两端换流站的设备和输电线路均完好。在这种接线方式下，两极输电线路并联作为非故障端的送电回路，利用接地极引线作为回流电路。这种接线方式具备较好的经济效益，其线路损耗约为双极运行时一个极损耗的1/2，如图1-1(d)所示。对于双极两端中性点接地的直流输电工程，当正常运行时可以分为双极对称运行方式和双极不对称运行方式[12-14]。双极对称运行方式是指双极直流输电工程在运行中两个极的直流电压和直流

8、电流均相等的运行方式，此时两极的输送功率也相等。双极直流输电工程在运行中两个极的直流电压或直流电流不相等时，均为双极不对称运行方式。(1)双极对称运行方式：双极对称运行方式两极的直流电流相等，其运行条件好，长期在此条件下运行，可延长接地极的寿命。因此，双极直流输电工程，在正常情况下均选择双极对称运行方式。这种运行方式可充分利用工程的设计能力，系统损耗小，其运行费用小，可靠性高。只有当一