同塔双回直流线路多尺度时频故障特征分析及保护新原理研究

In recent years, our country speeds up the construction of HVDC transmission project. Under the background of the scarcity of transmission corridor, the technology of double-circuit HVDC transmission lines on the same tower has attracted wide attention and has been applied in the HVDC transmission project. However, the complex electromagnetic coupling between the transmission lines of two HVDC system greatly increase the complexity of the fault process and its characteristics, which bring great challenges to the protection for double-circuit HVDC transmission lines. Firstly, the electromagnetic coupling characteristics of partial and complete double-circuit HVDC lines are studied. And the fault travelling wave process and the transient process of double-circuit HVDC transmission lines on the same tower with control dynamic response are analyzed. After that, multi-scale time-frequency method is used in the fault analysis of double-circuit HVDC transmission lines. And the novel protection principles which can make action throughout whole fault process are proposed based on the multi-scale time-frequency fault charecteristics. Finally, the proposed protection will be tested by RTDS simulation system of actual HVDC transmission project. The study will break through the limitations of existing HVDC transmission line fault analysis and protection principles, and lay an important foundation for the development of protection technology of HVDC transmission lines.

近年来，我国加快了直流输电工程的建设。在输电走廊越来越稀缺的背景下，直流输电工程中采用同塔双回输电技术已引起了广泛的关注并得到了具体的应用。然而同塔双回直流输电线路相互间所存在的复杂电磁耦合关系，大大增加了其故障过程及故障特征的复杂性，对同塔双回直流输电线路的继电保护带来了极大的挑战。为此，本项目拟结合局部/完全同塔双回直流线路的电磁耦合特性，在研究同塔双回直流线路故障行波暂态特性的解析分析，以及直流线路故障暂态与直流控制系统动态响应关联特性的基础上，提出同塔双回直流输电线路的多尺度时频故障分析方法；基于同塔双回直流线路的多尺度时频故障特征提出响应于直流线路故障全过程的保护新原理，并利用实际直流输电工程的RTDS仿真系统对保护原理进行测试。上述研究将突破现有直流输电线路故障分析及其继电保护的局限性，为包含同塔双回在内的直流输电线路继电保护技术的发展奠定重要的理论基础。

近年来，我国加快了直流输电工程的建设。在输电走廊越来越稀缺的背景下，直流输电工程中采用同塔双回输电技术已引起了广泛的关注并得到了具体的应用。然而同塔双回直流输电线路相互间所存在的复杂电磁耦合关系，大大增加了其故障过程及故障特征的复杂性，对同塔双回直流输电线路的继电保护带来了极大的挑战。为此，针对同塔双回直流线路的多时频尺度故障特征分析，完成了局部/完全同塔双回直流输电线路的行波模量传播特性定量分析，提出了同塔双回直流输电线路行波时域传播计算方法，及用于高压直流线路短路计算的频率响应降序分段自适应匹配方法，并提出了计及换流器控制响应的柔性直流电网故障计算方法；在高压/特高压直流线路保护新原理方面，提出了可消除长线衰变影响的高压/特高压直流线路行波保护新原理，提出了基于模量线性组合的同塔双回直流线路行波主保护新原理和基于触发角变化特性的高压直流线路纵联后备保护，并基于某实际工程案例的录波数据和溪洛渡送广东同塔双回直流输电线路实际工程的RTDS录波数据对所提行波保护原理进行了测试；而针对多端混合直流系统，则提出了多端混合直流输电系统的控制参数定量分析方法和多端混合直流线路的行波保护方案及整定配合原则。项目研究突破了现有直流输电线路故障分析及其继电保护的局限性，为包含同塔双回在内的直流输电线路继电保护技术的发展奠定重要的理论基础。