基于精确故障定位的超高压电缆-架空线混合线路自适应重合闸技术的研究

It is an inevitable trend to use EHVAC mixed cable-overhead line in power transmission system of city and oversea project nowadays. Aiming at stable operation of the system and quick recovery of the load centre power supply, study on accurate fault location and adaptive reclosing technology of mixed cable-overhead line is of great theoretical and practical value. Mixed line is various in distributions and proportion of cables and overhead lines and its parameter is inhomogeneous and changeable with environment, thus the transient analysis of fault and triping process on the mixed line is much more complicated than homogeneous line. New principle and method of accurate fault location of mixed line together with online detection of distributed line parameters are going to be studied as the basis of determining which part the fault is located. As for the single phase grounding and multiphase faults on the part of overhead line in mixed cable-overhead line, the fault nature identification in single-phase and three-phase adaptive reclosure are going to be studied to achieve intelligent reclosing of EHV mixed cable-overhead line, based on study of accurate fault location and transient characteristic of the fault voltage. The research achievement of this project can be a theoretical support to the development and innovation of EHV reclosing technology. The practical application can effectively improve safety and reliability of the operation of EHV mixed cable-overhead lines.

超高压交流电缆-架空线混合线路输电形式已成为当前城市及跨海骨干输电网络的必然发展趋势。研究混合线路的精确故障定位及自适应重合闸技术对保证故障后系统稳定运行及负荷中心快速恢复供电有重要的理论和实用价值。混合线路具有电缆、架空线区段分布及长度比例多样、线路参数不均一且与环境密切相关、故障暂态过程明显等特性，因此其故障及跳闸过程的暂态分析比均一线路更加复杂。本项目拟研究结合线路参数分段在线测量的新型混合线路精确故障定位原理及方法作为确定故障发生区段的基础。针对发生于架空线区段的单相接地故障及各种类型的多相故障，拟研究基于精确故障定位结果及故障点电压暂态特性的混合线路单相和三相自适应重合闸瞬时与永久性故障性质识别原理与技术，提出完善的超高压混合线路的自适应重合闸方案。研究成果将为混合线路重合闸技术的发展与创新提供理论和技术支持，其实用化成果可有效增强超高压混合线路运行的安全性和可靠性。

超高压架空-电缆混合输电线路在向城市负荷中心及跨江海输电方面具有经济性和可靠性的双重优势，因此在现代电力建设中得到了普遍应用和推广。针对超高压电缆-架空混合输电线路重合闸的使用现状，本项目研究了混合线路自适应重合闸技术，研究成果对保证混合线路故障后系统稳定运行和快速恢复供电有重要的理论意义和实用价值。.项目首先针对超高压架空-电缆混合线路的参数及电气量特性进行了分析，揭示了混合线路参数的不均一性及其故障后暂态电气量的特点。针对高压电缆多层结构特点，提出了其不同导体层接地方式下的等效芯线阻抗和导纳的计算方法。结合超高压电缆的参数特点，对部分类型的输电线路传输方程的在超高压电缆模拟中的适用性进行了分析，在PSCAD仿真软件中搭建了架空-电缆混合线路仿真模型。.研究了超高压混合线路精确故障定位方法。首先针对混合线路的参数特征，提出基于各区段分布参数等效方程的混合线路的在线参数测量方法。研究了混合线路沿线电压的精确、快速计算方法，并给出了幅值衰减变量的线性化简化计算方法。针对混合线路中的非对称故障和对称故障，分别采用沿线各点负序和正序电压变化量幅值比较的方法进行故障定位。仿真验证了故障定位方法的准确性。.提出了混合线路架空线区段单相自适应重合闸故障性质识别判据。对单相瞬时和永久性故障时电缆-架空线混合线路故障点电压特性的进行了理论分析，研究并提出了根据故障点电压幅值进行故障性质判断的方法。针对带并联电抗器混合线路，提出了基于恢复电压分量特征有效识别的故障性质判断方法。仿真验证了单相自适应重合闸故障性质识别方法的准确性。.提出了混合线路架空线区段三相自适应重合闸故障性质识别判据。对三相瞬时和永久性故障时电缆-架空线混合线路的等效电路结构及残余电压进行了深入的理论分析，揭示了混合线路多相故障跳闸后线路残余电压各振荡衰减分量的暂态特征。提出了利用残余电压衰减常数进行多相故障性质有效判断的方法。仿真验证了三相自适应重合闸故障性质识别方法的准确性。.上述研究成果为超高压电缆-架空线混合线路提供了完善的自适应重合闸方案，并为混合线路重合闸技术的发展与创新提供了有力的理论和技术支持。