RTDS超高压线路保护装置试验研究报告 .docx

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1、精品名师归纳总结基于 RTDS的超高压线路爱护装置的试验讨论编辑： studa9ngns作者：佚名出处：中国论文下载中心日期： 2006-1-9摘要： RTDSReal Time Digital System能够比较真实的反映实际电力系统的故障性征，且较模拟动模试验系统，有易于掌握故障工况、故障可重现等优点，使其在高压线路爱护装置 的研制及开发过程中发挥着重要的作用。本文介绍高压线路爱护装置动模测试的模型及要求 的同时，着重分析了当前高压线路爱护装置讨论的几个难点，并就此给出了我们在研制新一代高压线路爱护产品 DF3621中的处理策略和方法。大量的 RTDS试验说明： DF3621对于特殊工况

2、、转换性故障等方面表现良好，装置整体性能牢靠，能够满意高压线路对爱护的要求。此装置仍有待于现场试运行的进一步考查。关键字： RTDS，高压线路爱护，振荡闭锁1 引言电力系统数字仿真具有不受原型系统规模和结构复杂性的限制，能够保证被讨论、 试验系统的安全性和具有良好的经济性、便利性等很多优点，正被越来越多的电力科技工作 者所关注，并且在电力系统规划和设计、装置的讨论开发、运行人员培训等领域发挥着重要 的作用1 。众所周知，电力系统爱护装置，特殊是高压/ 超高压电网的爱护装置，需要足够的牢靠性，并能适应于电力系统的各种工况，在任何故障类型下具有充分的灵敏度，来快速、精确的切除故障，以确保电网稳固、

3、设备安全。但对于要求如此苛刻的装置，在现场中 仅在很短的时间动作外，长期处于不动作状态，所以可供参考的实际故障体会特别少，至于 实际电网试验机会就更少。从而导致了高压电网爱护装置产品始终是一个高技术含量、高门 槛的行业，其开发讨论中，电力系统实际体会和动模试验具有重要的位置。相比于传统的动 模试验，全数字 RTDS动模系统，具有模型构建便利、系统模型多、同类故障工况可重复再现等诸多方面的优点，给爱护装置的开发讨论供应了极其有利的手段，也从而确保了由此开发 出的装置性能更加牢靠。本文在介绍基于我公司RTDS动模系统测试新开发的超高压线路爱护装置DF3621的基础上，具体的阐述了 RTDS试验中几

4、个特殊工况的测试情形，指出了当前超高压微机线路爱护的几个讨论难点，并给出了我们的处理方案和试验结果，以供同行参考。对特殊问题的研究尚需进行，开发研制的装置也需进一步现场试运行的考核。2 RTDS动模试验系统2.1 RTDS试验模型 2RTDS是由加拿大 Maniloba 直流讨论中心 HVD）C 开发的特的用于实时讨论电力系统的数字动模系统，该系统中的电力系统元件模型和仿真算法建立在已获得行业认可，且已广泛应用的 EMTP和 EMTDC基础上的，其仿真结果与现场实际系统的真实情形是一样的。该系统已在全球多个国家和的区推广使用，我国目前也有多个单位引进了规模不等的RTDS系统。RTDS的基本组成

5、部分为组 无穷大电源带 400km单回架空线路，无穷大电源短路容量为3000MVA。主要用于测试距离爱护的暂态超越性能。双电源双回线长线模型 II仿真系统模型入图 1 所示。被测爱护装置P1和 P2分别安装在 NL1线路的 N侧和 L 侧，爱护所需的线路电压信号由500kV/0.1kV 的电容式电压互感器供应，爱护所需的线路电流信号由 1250A/1A 的电流互感器供应。N系统为一的区等值系统，短路容量分别为3000MVA，L 厂装有等值容量为 2100MW的发电机 M1一台，变压器 B1 容量为 2500MVA，所带负荷最大容量为1000MW，其中电动机负荷占 65，电阻负荷占 35。每条输

6、电线路的两端都装有容量为150Mvar 的并联电抗器。正常情形下潮流 P=1000MW,Q=480Mv。ar输电线路主要参数 :z1=z2=0.0193+j* 0.2793/km,z0=0.1788+j*0.8412 /km,c1=0.013uF/km, c0=0.0092uF/km.图 1 双回长线路模型Fig.1 Double Long Line Model短线环网模型 III短线环网系统模型如图2 所示。线路主要参数与模型 II中的线路参数相同。被测试爱护装置分别安装在 NL线路的 L 侧和 N侧。M厂、N厂及 L 系统经 500kV 短距离输电线路相互连接。 M厂装有等值容量为 105

7、0MW的发电机 M1一台， N厂装有等值容量为 1050MW的发电机 M2一台。 N厂仍接有负荷变压器 FB，负荷变压器的容量为 1200MV，A 所带负荷最大容量为1000MW，其中电动机负荷占65左右，电阻性负荷占 35左右。 L 系统为一的区等值系统，有大、小两种运行方式，其对应的短路容量为3000MVA及 20000MV。A图 2 500kV 短线环网输电模拟系统Fig.2 500kV Short Line Ring-bus Model超高压电网线路本身特点所打算的某些元件模型的构建应特殊留意，尽量作到设计的与实际相符，其真实性将直接影响爱护装置的性能指标。其中电容式电压互感器CVT）

8、的采纳，导致了故障后猎取的二次信号具有明显的暂态特性，其对于距离爱护在暂态超越试验以及出口故障试验中有重要的考查。另外由于超高压电网的衰减时间常数较大，某些故障情况下非周期重量衰减缓慢，从而导致电流互感器CT）显现饱和，此点对爱护装置也是一个特别重要的考核内容，由此可知高压电网的特点对爱护装置提出了更高的要求。对于不同的通道连接方式，我们利用 SEL爱护装置的“可编程规律功能”来模拟，得到了较好的试验效果。2.2 测试内容及结果为使研制开发的爱护装置有一个较高的起点，以优良的性能满意于高压可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结/ 超高压线路爱护的各项要求，以 SD286-88线路继电

9、爱护产品动模试验技术条件的内容为基本要求，另外考虑到此标准制订于10 几年前，部分内容已不适应当前形式的需要，所以结合目前系统的实际需要，借鉴国内其他爱护厂家的企 标，制定了我们的测试内容和性能要求。我们开发的线路爱护装置 DF3621定位于高压 / 超高压电力系统，基本配置：以纵联距离爱护为主，三段式距离爱护、阶段式零序爱护和反时限零序爱护为后备爱护，以及完善的帮助功能的成套爱护装置。装置采纳先进、牢靠的软件平台，硬件平台采纳 32 位 CPU+DS模P 式，为爱护整体性能供应了牢靠基础。保护原理完备、先进，在吸取目前国内同类爱护产品优点的基础上，增加了自适 应、模式识别等一些成熟的讨论成果

10、，从而使此装置在满意目前爱护装置基本要求的前提下，对特殊工况时的故障也具有另人中意的结果。此次 RTDS试验属于研制阶段的手段，所以试验工程在完全包括电力科学院全部检测工程，以及部分网局相关标准的前提下，我们又增加了一些试验内容：复故障、特高阻 大于 300 ）接的故障、振荡中经过渡电阻接的故障、CT严峻饱和工况等。 DF3621的基本测试结果如表 1 所示。表 1 RTDS试验结果Tab.1 RTDS Test Results其他工程如： PT断线、 CT断线及饱和、手合空载线及故障线路等也作了充分的测试。经过上千次的试验说明：DF3621高压线路爱护装置各项指标均能满意要求，性能稳固牢靠，

11、对于特殊工况下的故障反应也得到了比较中意的结果。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3 高压线路爱护装置的几个难点36我国的微机爱护产品从投入现场实际到现在已有十几年的历史了，在完成其之前集成爱护全部功能的基础上，就爱护功能而言真正性能提高的幅度不 大，也可以说就爱护原理而言未能充分发挥微机的优势。特殊是目前随着软、硬技术的飞速进展，一些讨论成熟的高级算法、智能化分析方法等完全可以引入的爱护中。当然爱护装置的开发以牢靠为首，我们也正是本着这一原就，就目前爱护装置解决不太抱负的的方进行了试验性尝试。也期望同时引起同行对此类问题的关注。3.1 状态识别及自适应严格的讲状态识别及自适应涉

12、及很多方面，限于篇幅及本文的侧重点， 就几个主要方面提出予以探讨。目前国内的爱护装置，启动元件动作后，后续的故障处理过程是根据启动时刻为基准绽开的，如突变量启动后相继执行快速段、稳态阶段、振荡闭锁阶段、跳闸后阶段以及非全相阶段，其他的内容如 PTDX、加速就包含于其中。应当说此种方案是不合理的，我们所制定的爱护处理方案是针对于爱护装置之外的一次、二次的状态而言的，除了简洁的单一性故障，程序处理和系统状态相符合，大多数会导致不一样从而影响爱护整体性能。列举几例如下： 启动元件为保证各种可能故障下都能动作，整定的灵敏度特别高，所以启动元件动作往往并非是故障的真实发生时刻。距离爱护为兼顾近端故障快速

13、切除和末端暂态超越不超标一般采纳快速段爱护以启动时刻为基准阶段放开爱护范畴的方法，此策略势必导致的结果是暂态超越试验动作时间不会太快，另外对于小扰动导致启动后一段时间发生的故障势必可能显现暂态超越超标。 目前微机距离爱护一般采纳短时开放， 150ms后以启动时刻为基准）后进可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结入振荡闭锁处理模块，通过增加条件来开放爱护。应当说此方案侧重于牢靠性考虑，对于我国的电网稳固等方面具有积极的有用意义。但仅通过突变量启动元件动作后 150ms来运行振荡闭锁程序，应当说此元件过于灵敏，从而导致系统稳固情形下，小扰动导致启动后，再发生故障导致爱护延时动作。 系统非

14、全相运行期间，由于存在零序电流等特点，爱护装置自动投入相应爱护的同时，应退出某些会误动的爱护元件，因此非全相状态一旦漏判，势必会影响爱护装置的整体性能。而目前有些爱护装置仅从本爱护端三相断路器是否闭合来肯定是否系统处于非全相状态的做法是不精确的，会将导致单跳后优先重合侧爱护装置误认为系统已复原三相运行。对于上述问题的显现，其根本性缘由在于爱护装置未能充分利用其强大的记忆及分析功能来精确的识别系统状态，通过状态识别结果来投入相应的处理模块，此过程本身就表达了自适应思想。新开发的线路爱护装置DF3621转变了以前基于启动时刻调剂爱护范畴的做法，而采纳元件所用电流、电压量的波形.电力系统数字仿真及其

15、进展 Power System Digital Simulation And Its Development.电力系统自动化Automation of Electric System, 199912, Vol.23, No.23。2. 周泽昕，周春霞，王仕荣等 .电力系统自动化 Automation of Electric System, 20018。3. 李瑞生,冯秋芳,刘星等 Li Ruisheng, Feng Qiufang Liu Xing etc.WXH-801/802数字式微机线路爱护的讨论 , 200012, Vol.28, N o.12。4. 赵志华,吴全文,王路军等 Zhao

16、 Zhihua, Wu Quanwen, Wang Lujun etc. 高牢靠性的新型数字式线路爱护的讨论 Research of New Digital Line Protection With High Reliabilty.继电器 Relay, 20028, Vol.30,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结No.8。5. 沈国荣，郑玉平，戴学安等 .电力系统自动化 Automation of Electric Power System, 19997, Vol.23, No.14, PP24-286. 朱声石.北京:中国电力出版社Beijing: China Electri

17、c Power Press, 19957. 索南加乐，许庆强 ,宋国兵等 Suonan Jiale, Xu Qingqiang, Song Guobing etc. ）.电力系统振荡过程中序重量选相元件动作行为分析Automation Of Electric Power Systems）.电力系统自动化 , Vol.27, No.2Test Study of Extra-High-Voltage Line Protection Based On RTDSAbstract:RTDSReal TimeDigitalSystem canreallysimulatefault statesofthep

18、racticalpowersystem,andhasmore excellencesthan analogydynamicsimulationsystem,such asbeingeasytocontroland faultstatecouldreappearetc.Because ofitscharacteristics,RTDS plays an important role in the R&D process of extra high voltageEHVlineprotectionrelay.Thispaperintroducesthetestmodeland requiremen

19、ts of EHV line protection relay, and analyzes several studyemphases oflineprotectiondeviceindetail.Scheme and method for theseproblemsindevelopednew highvoltagelineprotectionDF3621可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结arepresented.LotsofRTDS testresultsshow thatDF3621 hashigh reliability and satisfactory performances to special system states andfaultssuchasfaultsduringswingandtranslatingfaultsetc.The protectionstillrequiresmorepracticalrunningtests.Keywords: RTDS, High Voltage Line Protection, Swing Block可编辑资料 - - - 欢迎下载