精确匹配输电线路暂态模型的快速距离保护新原理研究

超、特高压输电线路距离保护保障系统安全稳定的作用是不可能被纵联保护完全取代。电容式电压互感器(CVT)暂态过程是引起超、特高压线路距离保护暂态超越的主要原因之一，常规研究思路有设计滤波器、自适应延时、还原CVT输入信号等。本项目申请提出了解决此问题新途径，在申请者已提出的输电线路等传变理论基础上，首次提出故障点电压经过的线性电路传变环节与保护安装处电压、电流的传变环节一致情况下，保护安装处与故障点之间的电势差和流过保护的电流仍符合被保护线路分布参数模型。拟从故障点电压重构、虚拟数字传变方法、解微分方程算法、选相方法等方面展开研究，提出精确匹配输电线路暂态模型的快速距离保护新原理，突破在超、特高压线路故障暂态过程中CVT、高次谐波和非周期分量等对距离保护性能的制约，实现十毫秒内金属性故障定值误差小于5%的指标，也为数字化变电站配置的电子式互感器传变环节带来的线路保护新问题研究提供有价值参考。

CVT的暂态过程、高频分量及非周期分量是导致距离保护出现暂态超越现象的几个主要因素。根据输电线路等传变理论，如果保护安装处电压电流与故障点电压经过的传变环节一致，那么它们的相互关系仍符合原输电线路分布参数模型。据此，开展了四个方面的研究工作，提出了故障点电压重构方法，将发生故障前的故障点电压用被保护线路某一点的补偿电压代替，而故障后的故障点电压则为过渡电阻的压降；提出了虚拟数字CVT传变方法，将保护安装处的电流和故障点电压都经过了与保护安装处实际CVT 传变特性相同的虚拟数字传变环节；根据多种线路模型建立了保护安装处电压、电流与故障点电压的微分方程，并提出了求解精确故障距离的算法；提出了比较单相故障和相间故障等6个测距元件的快速选相新方法。由此形成了精确匹配输电线路暂态模型的快速距离保护新原理，突破了在超高压、特高压线路故障暂态过程中电容式电压互感器、高次谐波和非周期分量等因素对传统距离保护性能的制约，仿真计算表明，金属性故障可以实现10毫秒内定值误差小于5%；完成了动模实验，验证了保护新原理的有效性。将等传变距离保护新原理应用到可控串补线路，数字仿真验证了其可行性。