论文总字数：31048字

摘 要

高压直流输电由于其技术和经济上的独特优势，在我国远距离大容量输电和大区联网两方面得到了广泛的应用。这种交直流并重的交直流互联电网运行模式，是一种全新的电力系统形态，目前尚缺乏完善的理论支撑与经验积累，所以给电力系统的安全运行带来了严峻挑战。本课题基于交直流互联电网这一全新的电网运行环境，从机理层面系统地探索交直流系统相互作用的本质，深人研究交直流混合系统的故障电气特征变异，并分析直流输电系统对交流电网保护的影响。

关键词：直流输电系统；交直流混联系统；距离保护；差动保护；换相失败

Impact of DC transmission system on AC network protection

Abstract

Due to its unique advantages in technology and economy, HVDC has been widely used in long-distance large-capacity power transmission and regional networking in China. The operation mode of AC/DC interconnected power grid with equal emphasis on AC and DC is a new form of power system. At present, there is still no perfect theoretical support and experience accumulation, so it brings severe challenges to the safe operation of power system. Based on the new operating environment of AC/DC interconnected power network, this paper systematically explores the nature of the interaction between AC and DC systems from the mechanism level, deeply studies the fault electrical characteristic variation of AC/DC hybrid system, and analyzes the influence of DC transmission system on AC power network protection.

Keywords: DC transmission system; AC-DC hybrid system; Distance protection; Differential protection; Commutation failure

目录

中文摘要 II

英文摘要 III

一．绪论 5

1.1选题背景及意义 5

1.2交直流互联系统的国内现状 6

1.3本课题要做的工作 7

二．直流输电系统对交流电网保护的影响 8

2.1直流输电系统的分类 8

2.1.1传统类型的直流输电（HVDC） 8

2.1.2柔性直流输电 （VSC-HVDC） 8

2.1.3总结 9

2.2直流输电系统对交流电网保护的影响 10

2.2.1直流输电系统对交流电网保护影响的途径 10

2.2.2 交直流互联高压传输电网问题故障特征 10

2.2.3 交直流互联电网对交流继电保护的影响 12

三．交直流互联电网故障特征变异对交流保护的影响分析 15

3.1换相失败对差动保护影响分析 15

3.1.1 PSCAD仿真软件的简介 15

3.1.2软件的使用说明 15

3.1.3交直流混联系统仿真模型 15

3.1.4模型参数 16

3.1.5 正常运行状态基本仿真 20

3.1.6换相失败机理分析 21

3.1.7 换相失败对差动保护影响分析 26

3.1.8 不同换相失败情况下交流输电线路差动保护动作特性分析 27

3.1.9本章小结 36

3.2交直流互联电网故障特征变异对距离元件的影响 36

四．结论 41

致 谢 42

参考文献 43

一．绪论

1.1选题背景及意义

随着我国经济的发展，国家电力公司部署了“西电东送、南北互联、全国联网”的方针。全国互联电网的基本格局是：以三峡输电系统为主体，向东西南北方向辐射，形成以北、中、南送电通道为主体，南北电网间多点互联，纵向通道联系较为紧密的全国互联电网格局。北、中、南三大片电网之间原则上采用直流背靠背或常规直流隔开，以控制交流同步电网的规模。研究直流输电系统对交流电网的影响更是形势所趋。

我国发电能源资源和电力负荷分布极不均匀，需要远距离大容量输电。高压直流输电由于载容量大、传送距离远、方便电网互联及易于功率调节等优点，逐渐得到了更多关注和更为普遍的应用，在我国长距离大容量输电和大面积联网中得到广泛应用，是我国跨区域电网的重要骨架。随着“西电东送”和全国联网的全面实施，华南、华东和华北电网出现了交直流互联电网的格局。从全球控制范围来看，美国加拿大等地区、巴西、印度等外国高压传输电网也表现交直流互联大高压传输电网的发展进步未来趋向。中国的这类交直流并重的交直流互联高压传输电网方式，自动输送容量之大、落点之紧密、运行工作调控管理之庞杂都属全球罕见。

加强对高压直流输配电对交流电网继电保护影响问题的探讨，有利于保障高压传输电网的顺利运行工作。有关工作人员要求明确知道高压直流输配电线路继电保护的总体实际状况与存在问题，与此同时，把握在高压直流输配电实际状况下常用的专业继电保护技术，研究分析直流输配电对交流保护影响的根本原理，在这基础原理之上，分析研究直流输配电对交流保护影响的处理和解决措施。

同时，随着专业直流输配电技术的推广和广泛应用，经济效益也在迅速提升。专业技术与综合管理之间又出现了全新的矛盾问题。这给交直流供电系统的运行带来了新的挑战，在这种新的运行方式中，必须考虑少数独特的矛盾。例如，在换流工作站交流连接母线间电气联系非常强的时候，交直流互相作用很强，如果系统里产生干扰因素，交直流之间的相互市场竞争会大幅降低系统的整体功能和效率，甚至更加严重的会危及系统的安全稳定运行。因此，在原理上或在工程项目中，都存在必需不断提高对多馈入交直流型电力系统运行工作里所引起的独有矛盾问题的分析研究。

本次研究课题根据交直流互联高压传输电网这类全新的高压传输电网运行工作作用环境，深人分析研究交直流系统互相作用原理与影响干扰。针对高压传输电网的组成构造特征，分析研究运行工作模式、问题故障种类与扰动地点对各逆变工作站的影响作用，寻求可能引起逆变工作站换相作业失败或者对交流系统形成新影响干扰的意外突发事故种类。在此基础上分析这些影响给交流系统继电保护带来的负面效应，以确保电网安全运行。

本课题基于交直流互联电网新的运行环境，深入研究交直流系统的相互作用机理及其影响。根据电网的结构特征，分析研究了运行工作方式、问题故障类型和扰动位置对各逆变站的影响，发现了可能导致逆变站换相失败或对交流系统产生新影响的意外突发事故类型。在此基础上，分析了这些影响对交流系统继电保护的负面影响，以保证电网的安全运行。

1.2交直流互联系统的国内现状

高压直流输电以其独特的技术经济优势，在我国远距离大容量输电和打区域互联中得到了广泛应用。据估计，到二零二零年，中国将有五十个左右的直流输电工程，其中特高压工程将超过三十个。

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