[发明专利]一种动态模拟1000kV线路保护试验的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动态模拟1000kV线路保护试验的方法，属于电力系统线路继电保护试验领域。

背景技术

为优化能源资源配置、节省线路走廊用地，我国正在发展特高压输电技术，其中建设了晋东南—南阳—荆门1000kV特高压交流试验示范工程。为研究1000kV特高压交流试验示范工程的系统特性，为特高压继电保护装置试验提供条件，了解线路继电保护装置对1000kV系统的适应性，根据晋东南—南阳—荆门交流特高压试验示范工程的实际情况和参数，利用模拟元件：高阻抗角线路电抗元件，高品质因数模拟并联电抗器和CVT等，针对不同类型的继电保护装置，建立了1000kV线路保护动态模拟系统，设计了动态模拟1000kV线路保护试验的方法。

发明内容

晋东南—南阳—荆门特高压交流输电工程为国家电网重点试验示范工程。目前，除中国电力科学研究院外国内尚无能够满足准确模拟1000kV线路保护动态模拟系统模型的设计方案以及线路保护的试验方法。为准确模拟1000kV系统的情况，保证1000kV继电保护装置动模试验的质量，中国电力科学研究院动模实验室在对原型系统进行详细分析的基础上，建立了能够模拟1000kV特高压交流试验示范工程的动态模拟系统，设计开发了满足1000kV系统性能的线路元件模型(线路阻抗角最高可以达到88.4°)、变压器模型、并联电抗器模型元件、中性点电抗器模型元件、能够模拟内部故障的线路并联电抗器模型元件、不同变比的电流互感器、电容式电压互感器，研究设计了试验的方法，在此系统上能够完成1000kV试验示范工程的线路保护的动模试验，为研究1000kV输电系统暂态特性对继电保护装置的影响提供科学依据，为1000kV输电系统继电保护装置的设计、选型、运行提供试验条件。

本发明提出了一种动态模拟1000kV线路保护试验的方法，其特征在于首先设计系统模型，模型中采用四台发电机来模拟一侧的等值系统，保护装置分别安装在两条线路的两侧，在试验线路的两端和中间共设置了八个故障点，每一个故障点都用于模拟各种类型的金属性或经过渡电阻短路产生的故障，电压信号使用变比为1000kV/0.1kV的线路侧的电容式电压互感器CVT提供，各电流互感器的变比均为4000A/1A，然后进行的模拟试验项目包括：

(1)、进行暂态超越试验及70％处动作时间测试，仅对距离保护功能进行检测，控制等值系统的短路容量及短路初瞬时的电压相位角，模拟线路末端点各种金属性故障；

(2)、进行静态超越试验，仅对距离保护功能进行检测，控制等值系统的短路容量及短路初瞬时的电压相位角，模拟线路末端点的各种金属性故障；

(3)、进行线路上金属性瞬时故障试验，模拟保护区内金属性瞬时性单相接地、两相接地、两相短路、三相接地及三相短路故障；

(4)、进行区外母线上金属性故障试验，模拟保护区外母线上金属性瞬时单相接地、两相接地、两相短路、三相接地及三相短路故障；

(5)、进行保护区内的金属性永久性故障试验；

(6)、进行发展性故障试验，模拟保护区内同一故障点经不同时间由单相接地故障发展成为另一相接地故障，模拟区外-内单相接地故障经不同时间发展成被保护线路出口区内-外异名相单相接地故障，即模拟区外单相接地故障经不同时间发展成被保护线路出口区内异名相单相接地故障以及模拟区内单相接地故障经不同时间发展成被保护线路出口区外异名相单相接地故障；

(7)、进行过渡电阻故障试验，模拟经600Ω～300Ω过渡电阻的区内单相接地故障，和区外三相经小电阻短路故障试验；

(8)、进行系统稳定破坏试验，模拟全相及非全相振荡过程故障，以及在全相及非全相振荡过程中再发生区内、外金属性短路故障；

(9)、进行系统频率偏移试验，模拟系统频率偏移±2Hz，模拟区内外各种金属性短路故障；

(10)、进行系统操作故障试验，通过操作电源侧开关，手合空载线路五次，以及通过操作电源侧开关，手合故障线路；

(11)、在单侧电源方式下，模拟各个区内外故障；

(12)、进行断线故障试验；

(13)、进行各通道的不同工况下对保护装置的影响试验；

(14)、进行直流电源断续及直流电压波动试验。

本发明的1000kV线路保护模型系统真实的模拟了以下系统特性：

(1.1)、1000kV系统非周期衰减时间常数为110ms左右，该特性表明1000kV系统非周期衰减时间常数较大可能会导致距离保护的暂态超越。