基于方向行波的分布式母线保护研究

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母线是电力系统的重要元件,母线用于连接变压器、输电线路、电容器等重要电力设备,具有汇集和分配电能的重要作用。母线发生故障需要快速可靠的断开所连接的所有元件,缩小故障影响范围,以保证电力设备的安全和电力系统的稳定。现阶段利用稳态故障量原理所构成的保护具有其固有的缺点,如容易受到电流互感器饱和的影响和动作速度较慢。随着电力系统的发展,系统容量和电压等级都在大幅度的提高,基于稳态量保护的缺点日益突出,而基于暂态量的保护正在快速发展,避免了容易受到电流互感器饱和影响的缺点,并且具有动作速度快的优点,满足了继电保护在新时代下快速发展的需求。本文采用行波原理构成新型判据的母线保护。首先分析了行波的主要性质、行波的主要影响因素和各种故障下的行波的特征。在此基础上提出了对方向行波相关算法的母线保护原理,该原理理论上具有不受电流互感器饱和影响、算法简单快速和动作速度快的优点。然后对现阶段的相模变换矩阵进行了改进,使其具有能反映所有简单故障类型的优点。最后对方向行波相关原理母线保护进行了仿真验证,利用MATLAB仿真软件搭载了变电站的母线保护仿真模型。通过设置不同的故障类型、故障位置得到大量仿真数据验证了保护原理的正确性。分析了其在不同过渡电阻和不同故障初始角下的动作行为。本文的判别原理克服了现有暂态量原理的母线保护不能反映高过渡电阻或零初始角的缺点。然后分别模拟和分析了本保护在不同采样频率、串联补偿电容器、电流互感器饱和等条件下保护的动作行为。通过大量仿真数据分析,验证了本保护具有很高的可靠性、灵敏性和速动性的优点。
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