摘 要

本文借助MATLAB中的Simulink工具来针对特高压输电线路的差动保护进行研究。特高压输电线路是远距离的输电线路，在线路正常运行的时候会在线路当中流过较大的电容电流。 在特高压输电线路的差动保护中，电容电流会对保护的闸值影响非常大。针对这一问题进行了研究，对特高压输电线路建立模型进行仿真。针对电容电流的问题采取补偿措施。对比电容电流补偿前和补偿后的差动电流波形，得出电容电流对输电线路的影响的非常大，影响差动保护的灵敏度。

研究结果表明：在特高压输电线路上要使用电流差动保护，必须要解决电容电流的问题。对电容电流要进行一定的补偿才能使差动保护更加可靠，电容电流补偿后差动保护的灵敏度才会提高。

关键字：特高压输电线路；差动保护；电容电流

Abstract

With the help of the MATLAB Simulink tool of differential protection for UHV transmission lines were studied. UHV transmission lines are long-distance transmission lines, when the normal operation of the line will flow through the line in which the large capacitive currents. Differential protection in UHV transmission line, the value of the capacitor will affect the current protection gates is very large. We conducted research on the issue of UHV transmission line model for simulation. Take corrective action against problem capacitive current. Compare the current waveform before the current differential capacitance compensation and compensation are gained influence of capacitive current on transmission line is very large, the impact of differential protection sensitivity.

The results show that: in UHV transmission lines to use current differential protection, we must solve the problem of the current capacitance. Current capacitance to be some compensation to make tea more reliable differential protection, differential protection sensitivity after the capacitor current compensation will increase.

Key Words：UHV transmission lines；Differential Protection；Capacitance current

目 录

第1章 绪论 1

1.1特高压交流输电概述 1

1.2特高压交流输电的发展 1

1.2.1国外特高压交流输电发展概况 1

1.2.2我国特高压交流输电的发展 2

1.3特高压交流输电继电保护现状及存在的问题 2

1.4本文的主要工作 3

1.5小结 4

第2章 特高压线路继电保护 5

2.1差动保护 5

2.2行波保护 8

2.3传统继电保护 12

2.4小结 13

第3章 特高压线路建模 14

3.1输电线路模型 14

3.2仿真模型 15

3.2.1仿真软件 15

3.2.2特高压线路的模型 15

3.2.3仿真模型 16

3.3小结 18

第4章 特高压线路仿真 19

4.1仿真 19

4.2电容电流的影响及补偿措施 24

4.3小结 26

第5章 总结与展望 27

参考文献 28

致谢 29

第1章 绪论

1.1特高压交流输电概述

随着经济的飞快发展，我国的电力的发展也越来越快。到2020年我国的发电容量将达到5000~5400TW·h，装机容量将达1000~1200GW。我国的资源和负荷的地理分布不均衡，水力资源主要分布在西南地区，煤炭资源主要分布在华北和西北地区，而负荷主要集中在东部沿海地区^[1]。那么发电厂的建设就有两种思路，一种是建设在资源地然后建立输电网将电能往负荷地区输送，另一种是在离负荷地区近的地方建发电厂，将煤炭通过火车运往发电厂。随着现在的电力技术水平越来越高，一般将发电厂建立在能源地区。同时随着用电负荷的迅猛增长，发电和输电容量越来越大，小型的发电厂逐渐被淘汰，越来越多的大容量发电厂逐渐建设起来。

大容量发电厂的建设增加了对大容量输电的要求。我国电网的发展战略是“西电东送、南北互供、全国联网”^[2]。全国联网网架中各段输送容量大，输送距离为600~2000km^[1、2]。电力输送容量的提高、输送距离长对输电线路的要求就将变得更高。特高压输电可以解决高压和超高压输电不能解决的大容量远距离输电、大容量区域电网胡亮及主干系统潮流增加所带来的系统稳定和短路电流增加等难题^[1]。

所谓的特高压交流输电指的是1000kV及其以上电压等级的交流输电工程和相关技术。特高压输电具很高的技术含量和经济价值。特高压输电的输送容量大，1000kV的交流输电线路电压是500kV线路的两倍，但是输送的容量达到4倍。输电容量的大幅提高也使得输电走廊的利用率提高，这也将节省土地资源。电压的提高不仅节省了土地资源，同时使得输电的距离变得更远。在输送相同功率的情况下，1000kV的最远输送距离可达到500kV的4倍。在输电距离相同输送容量相同的情况下，电网中电压等级越高输电线路的损耗就越低。通过特高压建立的联网，可加强电气联系，提高电网的稳定水平。利用特高压的大电网的互联，可以使我国的能源资源优化配置，使水电和火电互济，跨区域互补。

1.2特高压交流输电的发展

1.2.1国外特高压交流输电发展概况

20世纪60年代，前苏联、美国、意大利、日本等国开始研究特高压交流输电技术，建立了实验室以及试验电路。之后由于用电增长缓慢等种种原因，部分国家停止了试验，只有日本和前苏联建设了特高压交流输电工程。

前苏联地域辽阔，能源和负荷分布不均衡。能源主要分布在东部和南部，东部的西伯利亚地区水力资源丰富，南部的哈沙克斯坦储藏着大量的煤炭资源，而负荷中心则集中在西部的欧洲地区^[3]。这就需要将电力通过特高压线路“东电西送和南电北送”。前苏联在70年代做出规划，在西伯利亚建设火力发电厂群，建设坎斯克—伊塔特—巴尔脑尔—埃基巴斯图兹—科克切塔夫—库斯坦奈—车里雅宾斯克的1150kV输电线路，全长共2500km。其中埃基巴斯图兹—科克切塔夫—库斯坦奈这段长900km的线路与1985年建成并投入运行。前苏联解体后，线路负载过轻，输送容量大幅度降低，从1994年降压为500kV运行。