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与交流输电相比,直流输电更适合于远距离大功率跨区输电,直流输电系统能实现快速和多种方式的调节,对整个交直流系统的安全运行起着重要作用。2010年我国将建成世界首个±800kV特高压直流输电工程——云广直流输电工程。因此±800kV特高压直流(UHVDC)输电系统越来越受到人们的关注。超长的送电距离(云广直流输电工程的设计输电距离约1500km)将使线路发生短路、雷击等事故的概率大大增加,严重威胁直流系统本身的稳定运行。在直流系统中,直流线路保护至关重要,尤其是在UHVDC系统中。
本文利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序建立了云广±800kV UHVDC系统的仿真模型;对现有的云广±800kV UHVDC系统的行波保护进行了分析,研究表明目前广泛应用于直流输电线路的行波保护易受雷电、换相失败、交流侧故障等暂态现象的干扰,在线路高阻抗接地时存在灵敏度不足的情况。因此进一步研究新型的性能更为优越的特高压直流线路保护尤为重要。
在对±800kV特高压直流输电线路区内外故障、雷击等暂态过程详细分析的基础上,提出了一种特高压直流输电线路暂态能量保护新原理。该原理根据各种暂态过程中线路两侧低频能量差值的故障特征,实现了区内故障及其故障极的快速准确识别。经基于PSCAD/EMTDC的大量仿真验证,结果表明该保护原理简单、可靠,实用性强,具有绝对的选择性,不受雷击干扰、两极线路电磁耦合和换相失败的影响,高阻接地故障仍具有足够的灵敏性,能满足特高压直流线路对保护性能的要求,可在当前UHVDC控制保护系统硬件条件下实现。