高压直流输电换相失败对交流线路保护的影响.pdf

第３９卷第２４期２０１１年１２月１６日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶｌ０１．３９Ｎｏ．２４Ｄｅｃ．１６，２０１１口同，，一、＼一／压直流输电换相失败对交流线路保护的影响直流换相失败瞬态特征分析及对交流线路保护的影响雷虹云，于占勋，赵强，赵成勇，黄德斌，朱倩茹，张汝莲（１．电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室（华北电力大学），河北保定０７１００３；２．山东省电力调度中心，山东济南２５０００１）摘要：在ＰＳＣＡＤ环境下，基于已建成的山东电网电磁暂态模型，分析了由交流线路不同位置发生不同类型的短路故障引起的换相失败对交流系统电气瞬态特征的影响；并结合山东电网线路实际保护配置情况，使用Ｆｏｒｔｒａｎ语言编程建立了三种线路保护的模型：ＲＣＳ９０１（突变量纵联方向保护）、ＰＳＬ６０２（纵联距离保护）及ＲＣＳ９３１（纵联差动保护），研究宁东直流工程投运后对青岛换流站附近交流线路保护的影响。仿真结果表明，换相失败使故障线路的平行线路的电流发生严重畸变，且在线路中间发生单相接地短路故障时畸变最严重；且线路上的突变量纵联方向保护动作特性所受影响最大，纵联距离保护和纵联差动保护动作特性基本不受影响。关键词：换相失败；瞬态特征；线路保护；动作特性；纵联方向保护；纵联距离保护；纵联差动保护ＳｔｕｄｙｏｎｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＨＶＤＣｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｆａｉｌｕｒｅｏｎＡＣｌｉｎｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎＰａｒｔｔｗｏ：ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆａｕｌｔｔｒａｎｓｉｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＨＶＤＣｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｆａｉｌｕｒｅｏｎＡＣｌｉｎｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓＬＥＩＨｏｎｇ．ｙｕｎ，ＹＵＺｈａｎ．ｘｕｒｌ，ＺＨＡＯＱｉａｎｇ，ＺＨＡ０Ｃｈｅｎｇ．ｙｏｎｇ，ＨＵＡＮＧＤｅ－ｂｉｎ２，ＺＨＵＱｉａｎ－ｒｕ２，ＺＨＡＮＧＲｕ・ｌｉａｎ（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＤｙｎａｍｉｃＳｅｃｕｒｉｔｙＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ（ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ），ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｂａｏｄｉｎｇ０７１００３，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａｎｄｏｎｇＰｏｗｅｒＤｉｓｐａｔｃｈｉｎｇＣｅｎｔｅｒ，Ｊｉｎａｎ２５０００１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｗｈｏｌｅｂｕｉｌｔｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｔｒａｎｓｉｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆＳｈａｎｄｏｎｇｇｒｉｄｉｎＰＳＣＡＤｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｔｈｅａｒｔｉｃｌｅａｎａｌｙｓｅｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｆａｉｌｕｒｅｃａｕｓｅｄｂｙｄｉｆｉｅｒｅｎｔｋｉｎｄｓｏｆｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｆａｕｌｔｓｏｆＡＣｌｉｎｅｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏｃａｔｉｏｎｓｏｎＡＣｓｙｓｔｅｍｆａｕｌｔｔｒａｎｓｉｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．ＣｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅａｃｔｕａｌｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎｏｆｌｉｎｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｉｎＳｈａｎｄｏｎｇｐｏｗｅｒｇｒｉｄ，ｔｈｅｍｏｄｅｌｓｏｆｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆｌｉｎｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｒｅｂｕｉｌｔｂｙＦｏｒｔｒａｎ．ｉ．ｅ．ＲＣ￥９０１（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｖａｒｉｍｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒ￣ｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ），ＰＳＬ６０２（ｐｉｌｏｔｄｉｓｔａｎｃｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）ａｎｄＲＣＳ９３１（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）．ＴｈｅｎｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｌｉｎｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｎｅａｒＱｉｎｇｄａｏｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｔａｔｉｏｎｉｓｓｔｕｄｉｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆ￣６６０ｋＶＨＶＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｂｅｔｗｅｅｎＮｉｎｇｘｉａａｎｄＳｈａｎｄｏｎｇｉｎ２０１０．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｉｎｔｈｅｐａｒａｌｌｅｌ１ｉｎｅｏｆｆａｕｌｔ１ｉｎｅｄｉｓｔｏｒｔｓｇｒｅａｔｌｙｄｕｒｉｎｇＨＶＤＣｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｆａｉｌｕｒｅａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｉＳｔｈｅｍｏｓｔｓｅｒｉｏｕｓｗｈｅｎｔｈｅｓｉｎｇｌｅ．ｐｈａｓｅｇｒｏｕｎｄｉｎｇｓｈｏｒｔ．ｃｉｒｃｕｉｔｆａｕｌｔＯＣＣｕｒＳｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅｏｆｔｈｅｌｉｎｅ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒｎｏｎ．ｆａｕｌｔＩｉｎｅｗｈｉｃｈｉＳｉｎｐａｒａｌｌｅ１ｗｉｔｈｆａｕｌｔｌｉｎｅｉＳａｆｆｅｃｔｅｄｇｒｅａｔｌｙ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｏｔｈｅｒｔｗｏｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｓｉｓｌｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｆａｉｌｕｒｅ；ｆａｕｌｔｔｒａｎｓｉｅｎｔｒｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｌｉｎｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ：ｐｉｌｏｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｐｉｌｏｔｄｉｓｔａｎｃｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｐｉｌｏｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ中图分类号：ＴＭ７７；ＴＭ７２文献标识码：Ａ—文章编号：１６７４．３４１５（２０１１）２４００６５－０７０引言直流输电控制系统具有快速响应的特性，直流系统故障对交流继电保护和交流电网安全有潜在隐患。因此，分析直流系统故障时交流系统的瞬态特征及交流系统保护的影响显得尤为迫切。基金项目：高等学校学科创新引智计划资助项目（Ｂ０８０１３）换相失败是直流系统最常见最典型的故障之一。对于直流换相失败产生的机理及产生原因、换相失败的检测、故障恢复，国内外已做过大量的研究【】】。但换相失败对交流继电保护影响的研究主要是围绕南方电网出现的两次故障情况展开的。文献［７］认为直流系统换相失败会导致交流输电系统出现暂态功率倒向现象，引起纵联方向保护的误动。文献【８］指出直流换相失败会造成突变量方向元件．６６．电力系统保护与控制误动，并产生非特征谐波和非周期分量影响保护的动作特性。文献【９．１１］在建立直流系统等值工频变化量阻抗模型基础上，对故障线路和非故障线路的方向纵联保护进行了深入研究。文献【１２］则认为ＨＶＤＣ附近不应使用工频故障分量元件。文献［１３１提出直流馈入环境下，输电线路电流差动保护故障分量和稳态量判据的动作特性会受影响，前者更严重些。上述研究主要是针对简单理想的交直流系统模型，且仅对突变量方向保护进行了详细分析，所研究的保护类型比较单一。前文（一）在ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ仿真环境下建立了包括山东电网交流系统和宁东直流系统的整个山东电网的电磁暂态模型。本文在前文（一）基础上，研究直流换相失败后交流电气量的瞬态特征及对交流线路保护的影响，选取青岛换流站附近交流线路所配保护：国电南自ＰＳＬ６０２（主保护原理为纵联距离保护）和南瑞ＲＣＳ９３１（主保护原理为纵联差动保护）及出现过故障情况的南瑞ＲＣＳ９０１（主保护原理为突变量方向保护）为研究对象，并用Ｆｏｒｔｒａｎ语言编程实现。１三种线路保护的建模交流线路保护装置包括以下几个基本元件：启动元件、选相元件、动作元件、收信、跳闸。其中，动作元件用来判断发生的故障是否为正方向故障。保护装置能否正确动作，主要取决于动作元件的动作情况。为在ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ仿真环境下建立线路保护的模型，以下详细介绍各保护动作元件的动作判据们。１．１突变量方向纵联保护ＲＣＳ９０１动作判据△正方向元件称为Ｆ＋，其动作判据为．：ａｒｇ垒二（１）．＝——————————１ＡＩ１２Ｚｄ反方向元件称为ＡＦ一，其动作判据为：ａｒｇ二（２）ＡＩ１２Ｚｄ△△式（１）和式（２）中，、：分别为正序电压与负序电压和正序电流与负序电流的综合分量。△Ｕ１２：ＡＵｌ＋ＭＡＵ２（３）ＡＩ１２＝ＡＩｉ＋ＭＡＩ２（４）△其中：ＡＵｌ为突变量正序电压；ｚ为突变量负序电压：Ａｌｌ为突变量正序电流；ＡＩ２为突变量负序电流；Ｍ为转换因子。突变量正方向元件动作区为—１１０。＜ａｒｇＡＵ—Ｉ—：－＿Ａ—Ｉ１—２Ｚ￣ｏｍ（２５０。（５）△，１２Ｚｄ突变量反方向元件动作区为１１０。＜ａｒｇ＜２５０。（６）ＡＩ１２Ｚｄ以上公式中：Ｚｄ为模拟阻抗；Ｚｃ。为补偿阻抗。１．２纵联距离保护ＰＳＬ６０２动作判据纵联距离保护的动作元件为距离方向元件，按回路分为ＺＡＢ、ＺＢＣ、ＺＣＡ三个相间阻抗元件和ＺＡ、ＺＢ、ＺＣ三个接地阻抗元件，每个回路的阻抗又分为正向元件和反向元件。阻抗特性如图１所示，由全阻抗四边形与方向元件组成。当选相元件选中回路的测量阻抗在四边形范围内，而方向元件为正向时，判定正向故障；若方向元件为反向时，判定反向故障。方向元件采用正序方向元件。反方向阻抗特性的动作值自动取为整定值ｚｌｚＤ的１．２５倍，保证反方向元件比正方向元件灵敏。‘｜ＺＺＤ阻抗特、㈠一２５。＼方向Ｉｆ１．２５ＺｚＤ图１距离元件动作特性Ｆｉｇ．１Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｄｉｓｔａｎｃｅｅｌｅｍｅｎｔ１．３纵联差动保护ＲＣＳ９３１动作判据纵联差动保护动作元件为差动继电器，包括：变化量相差动继电器、稳态Ｉ段相差动继电器、稳态ＩＩ段相差动继电器及零序差动继电器。（１）变化量相差动继电器动作方程为ＩＤ＞０．７５×Ｒ【△ｃＤ＞Ｈ式中：￣ｒ＝－Ａ，Ｂ，Ｃ；。为工频变化量差动电流，△为两侧电流变化量矢量和的幅值；，Ｒ为工频变化“量制动电流，为两侧电流变化量的标量和；为差”动电流高定值。（２）稳态Ｉ段相差动继电器动作方程为雷虹云，等高压直流输电换相失败对交流线路保护的影响（二）．６７．Ｉ，ｃＤ＞０．７５×１Ｒ《【，ｃＤ＞．、间发生Ａ相短路故障时的直流系统的响应特性以及图２中崂直１、２处电压电流波形如图３所示。式中：ＩＡ，Ｂ，Ｃ；。为差动电流，为两侧电流矢量和的幅值；为制动电流，为两侧电流矢量差Ｃ“”的幅值；为差动电流高定值。（３）稳态ＩＩ段差动继电器动作方程为ｊＤ＞０．７５ｘＩＲｅ㈤ｌＤ＞／Ｌ…“”式中：＿Ａ，Ｂ，ｃ；为差动电流低定值；，Ｃ。、同式（２）所示。稳态ＩＩ段相差动继电器经４０ｍｓ延时动作。（４）零序差动绁电器对于经高过渡电阻接地故障，采用零序差动继电器具有较高的灵敏度，由零序差动继电器，通过低比率制动系数的稳态差动元件选相，构成零序差动继电器，经１００ｍｓ延时动作。其动作方程为』ｏｏ一ｏ（１０）【ＩＣＤ０＞／ＱＤ０‘式中：为零序差动电流，为两侧零序电流矢量和的幅值；为零序制动电流，为两侧零序电流矢量差的幅值；。为零序起动电流定值。２直流系统换相失败瞬态特征分析２．１仿真实验及结果在实际运行中，换相失败多是由逆变侧交流系统故障引起的。本文研究与青岛换流站相连的交流线路发生短路故障时导致的换相失败。与青岛换流站直接相连的变电站一共有８个，如图２所示。山图２青岛换流站附近接线图Ｆｉｇ．２ＴｈｅｗｉｒｉｎｇｄｉａｇｒａｍｎｅａｒＱｉｎｇｄａｏｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓｔａｔｉｏｎ正常运行时，潮流方向如图２中箭头所示。在ｔ＝－０．６Ｓ时，崂直（崂山一青岛换流站）ＩＩ线路不同位置（１端、３端、中间）发生Ａ相（三相）接地短路故障，０．１ｓ后切除故障线路。其中，在线路中一ｓ（ａ）整流侧触发角和逆变侧关断角０．５８００．６０００．６２００．６４００．６６００．６８０‘，（ｂ）崂直１处电流波形‘辽．．．—１－一。Ｖ。＼／０．５９００．６１００．６３００．６５００．６７００．６９０ｔ／ｓ（ｃ）崂直２处电流波形０＿５８００・６０Ｏ０．６２０ｔ／ｓＯ＿６４００．６６００．６８０（ｄ１崂直１、２处电流波形图３崂直ＩＩ线路中间发生Ａ相短路接地故障时直流系统响应特－陛及交流系统的电气特性Ｆｉｇ．３ＲｅｓｐｏｎｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＤＣｓｙｓｔｅｍａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＡＣｓｙｓｔｅｍｕｎｄｅｒＡ．ｐｈａｓｅｆａｕｌｔｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅｏｆＬａｏｓｈａｎ－－ＱｉｎｇｄａｏＩＩｌｉｎｅ由直流系统逆变侧关断角波形可以看出，崂直ＩＩ线路中间发生短路故障后大约８ｍｓ，逆变侧关断角降为０。，说明逆变侧发生了换相失败。直流系统换相失败后，进入非正常运行，这时直流系统对于交流系统来说是一个时变谐波电流源，导致邻近交流线路的电压电流波形发生不同程度的畸变，如图３（ｂ）、图３（ｃ）、图３（ｄ）所示。２．２交流电气量瞬态特征Ｐｒｏｎｙ分析用Ｐｒｏｎｙ算法分析了图２中崂直１、２处故障期间电流的各种成分。由分析结果可知故障期间崂直．６８．电力系统保护与控制１、２处三相电流含有非周期分量、基波分量、各种暂态谐波和间谐波分量。表１和表２给出了崂直１、２处故障相电流经Ｐｒｏｎｙ分析得到的主要成分。表１崂直１处故障期间Ａ相电流主要成分’Ｔａｂ．１ＭａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＬａｏｚｈｉ１ｓＡｐｈａｓｅｃｕｒｒｅｎｔｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｅｒｉｏｄｏｆｔｈｅｆａｕｌｔ频率／Ｈｚ幅值／ｋＡ初相／（。）衰减因子１４．９５４．２７７８．１８２．４４０．０Ｏ１．１５４９．８７１．９９１０４．９Ｏ１．２Ｏ２９４－２Ｏ０．７６２８１．０２Ｏ．６８３２３＿３７Ｏ－３Ｏ一８４．１９—７ｌ＿３８—１５．１２０．４０—７６＿８６—７５．４６—４５．８４—９８．５３表２崂直２处故障期间Ａ相电流主要成分Ｔａｂ．２ＭａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＬａｏｚｈｉ２＇ｓＡｐｈａｓｅｃｕｒｒｅｎｔｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐｅｒｉｏｄｏｆｔｈｅｆａｕｌｔ由表１和表２可以看出，换相失败后直流系统向交流系统注入很多的暂态间谐波成分，而且故障线路的平行线路比故障线路电流畸变更为严重，含有很多幅值较大的暂态间谐波成分，这些成分会对交流保护产生不利的影响，可能会影响保护装置的正确动作，应予以重视。故障线路由于交流系统提供的短路电流较大，直流系统派生的短路电流对其影响不大，其成分仍以基波为主。２．３不同位置不同故障对瞬态特征的影响由２．２节分析可知，故障线路的平行线路受换相失败影响最大。在２．１节中所述的六种故障下，对崂直１处电流进行总谐波畸变率（ＴｏｔａｌＨａｒｍｏｎｉｃＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎ，ＴＨＤ）近似分析，分析结果如表３所示。从表３可以看出，崂直１处的电流波形畸变程度随着故障位置和故障类型的不同呈现出一定的规律：（１）相同类型故障发生在不同位置时，对故障相电流来说，故障发生在线路中间时，畸变最严重，其次是３端故障，畸变最轻的是ｌ端故障。（２）在相同位置发生不同类型故障时，单相短路故障时的电流畸变程度比三相短路故障时的电流畸变程度严重。表３不同故障下崂直１处三相电流ＴＨＤ分析结果’Ｔａｂ＿３ＴＨＤａｎａｌｙｓｉｓｏｆＬａｏｚｈｉ１ｓｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｃｕｒｒｅｎｔｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆａｕｌｔｓ总之，在崂直ＩＩ线路中间发生单相短路接地故障时，故障线路的平行线路电流畸变最严重。下面将重点仿真分析这种故障情况下对交流线路保护的影响。３直流系统换相失败对交流线路保护的影响分析３．１故障设置同样以崂直ＩＩ线路故障分析为例，０．６ｓ时在崂直ＩＩ线路中间发生Ａ相接地故障，故障时间持续０．１Ｓ，分析故障线路和平行故障线路的非故障线路（以下简称平行线路）的保护动作情况。３．２分析保护动作情况交流线路故障导致直流系统换相失败，换相失败后，直流系统对于交流系统来说是一个时变谐波电流源。因此，交流线路故障电流中既包含交流系统提供的短路电流，也包含直流系统换相失败注入的谐波电流，以下三种保护的动作情况均受到直流换相失败的影响。３．２．１ＲＣＳ９０１正方向元件动作情况故障发生后，故障线路和平行线路的两端保护正方向元件动作角度如图４所示。由ＲＣＳ９０１动作判据可得，故障发生在区内时，两端正方向元件角度在１８０。附近；故障发生在区外时，一端判为正方向，动作角度在１８０。附近，另一端判为反方向，动作角度在０。附近。由图４可看出，ＲＣＳ９０１保护动作情况正常，没有出现误动和拒动的现象。故障线路保护动作情况符合以上分析，动作角度在１８０。附近；而平行线路的保护虽一端判为正方向，一端判为反方向，但动作角度波动很大，动作特性变差。对于突变量方向保护，当故障发生在区内时，由于故障电流中交流电源产生的短路电流很大，远远大于直流系统产生的故障电流，所以其判断故障４ｌ８００１２Ｏ２８３Ｏ８＆ｍ＆６２Ｏ４４３４９一；一１６雷虹云，等高压直流输电换相失败对交流线路保护的影响（二）的能力不会受到影响；而当故障发生在区外时，特别是邻近平行线路发生故障时，本线路上的电流含有大量由直流系统产生的故障电流。因此，电流畸变非常严重，直接影响到正方向元件角度的判断。３６０３００２４０１８０１２０６Ｏ０＋龟＋龟，～一～厂０．６１００．６２００．６３００．６４００．６５０ｎ６６００．６７００．６８０ｔ／ｓ（ａ）青岛站侧故障线路正方向元件动作角度ｓ（ｂ）崂山站侧故障线路正方向元件动作角度－一ｍ（ｄ）崂山站侧平行线路正方向元件动作角度图４ＲＣＳ９０１相关波形图Ｆｉｇ．４ＴｈｅｒｅｌａｔｅｄｗａｖｅｆｏｒｍｓｏｆＲＣＳ９０１３．２．２ＰＳＬ６０２距离元件动作情况故障发生后，故障线路和平行线路的测量阻抗如图５所示。按照崂直线路参数对纵联距离保护进行阻抗整定，电阻值整定为１８９Ｑ，电抗值整定为１Ｏ．４Ｑ（整定值为一次侧值）。由图５可看出，ＰＳＬ６０２保护动作情况正常，也没有出现误动和拒动的现象。故障线路保护两端的测量阻抗很好地落入动作区，能可靠动作，不会拒动；平行线路保护两端的测量阻抗远大于整定值，保护可靠不动作，不会误动。３．２．３ＲＣ￥９３１差动元件动作情况故障发生后，故障线路和平行线路的差动元件动作情况如图６所示。由前述差动保护的动作判据可得：区内故障时，由于线路两端测量电流的相位５４３２１０一ｌｃｊｃ；０．６ｌ００．６２００．６３００．６４００．６５００．６６００．６７０ｎ６８０∥ｓ（ａ１青岛站侧故障线路测量阻抗ｔ／Ｓ（ｂ）崂山站侧故障线路测量阻抗ｔ（ｃ）青岛站侧平行线路测量阻抗（由崂山站侧平行线路测量阻抗图５ＰＳＬ６０２相关波形图Ｆｉｇ．５ＴｈｅｒｅｌａｔｅｄｗａｖｅｆｏｒｍｓｏｆＰＳＬ６０２相同，突变量差动电流应和突变量制动电流接近相等，差动电流很大，制动电流近似为０，零序电流的差动电流也很大，零序制动电流近似为０；区外故障时，突变量差动电流、差动电流和零序差动电流近乎为０，差动元件不启动，保护可靠不动作。ｔ／ｓ（ａ）故障线路突变量差动电流和突变量制动电流ｆ／ｓ（ｂ）故障线路差动电流和制动电流《７Ｏ．电力系统保护与控制《《毒《《ｆ『ｓ（Ｃ）故障线路零序差动电流和零序制动电流∥ｓ（ｄ）平行线路突变量差动电流ｔ（ｅ）平行线路差动电流ｆ／ｓ（ｆ）平行线路零序差动电流图６ＲＣＳ９３１相关波形图Ｆｉｇ．６ＴｈｅｒｅｌａｔｅｄｗａｖｅｆｏｒｍｓｏｆＲＣＳ９３１８０由图６可看出，ＲＣＳ９３１保护动作情况正常，故障线路和平行线路差动元件动作情况均符合以上分析。４结论１）邻近直流逆变站的交流线路发生短路故障后，直流系统发生换相失败，导致平行线路电流畸变严重，故障线路电流畸变不严重。２）不同位置发生不同类型的短路故障后，邻近直流逆变站的交流线路中间发生单相接地短路故障时，平行线路电流畸变最严重。３）平行线路上的突变量纵联方向保护动作特性受直流换相失败影响最大，而纵联距离保护和纵联差动保护的动作特性基本不受直流换相失败的影响。所做仿真结合实际直流工程和具体保护说明书，对提高未来山东电网运行水平有重要的指导意义，也为宁东直流投运后山东电网的实际故障分析奠定了基础。参考文献［１］陈文滨，严兵，张尧，等．基于ＥＭＴＤＣ的ＵＨＶＤＣ交流侧故障的仿真［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００９，３７（１１）：１５・１８，８１．ＣＨＥＮＷｅｎ－ｂｉｎ，ＹＡＮＢｉｎｇ，ＺＨＡＮＧＹａｏ，ｅｔａ１．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｆａｕｌｔｉｎＵＨＶＤＣＡＣｓｉｄｅｂａｓｅｄｏｎＥＭＴＤＣ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００９，—３７（１１）：１５１８，８１．［２］Ｌ１ＮＬｉｎｇ－ｘｕｅ，ＺＨＡＮＧＹａｏ，ＺＨＯＮＧＱｉｎｇ，ｅｔａ１．ＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｆａｉｌｕｒｅｓｉｎＨＶＤＣｓｙｓｔｅｍｓｂａｓｅｄｏｎｗａｖｅｌｅｔｔｒａｎｓｆｏｒｍ［Ｃ】／／ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＳｙｓｔｅｍｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔｏＰｏｗｅｒＳｙ￣ｅｍｓ，２００７：１－５．［３］ＲａｈｉｍｉＥ，ＧｏｌｅＡＭ，ＤａｖｉｅｓＪＢ，ｅｔａ１．Ｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎ—ｆａｉｌｕｒｅｉｎｓｉｎｇｌｅ－ａｎｄｍｕｌｔｉｉｎｆｅｅｄＨＶＤＣｓｙｓｔｅｍｓ［Ｃ】／／ＡＣａｎｄＤＣＰｏｗｅｒＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ，２００６：１８２－１８６．［４］ＬＩＮＬｉｎｇ－ｘｕｅ，ＺＨＡＮＧＹａｏ，ＺＨＯＮＧＱｉｎｇ，ｅｔａ１．Ｓｔｕｄｉｅｓｏｆｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｆ￣ｌｕｒｅｓｉｎＨＶＤＣｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｈｙｐｅｒｓｉｍ［Ｃ】／／ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７：１－７．［５］欧开健，任震，荆勇．直流输电系统换相失败的研究（一）一换相失败的影响因素分析『Ｊ】．电力自动化设—备，２００３，２３（５１：５９．ＯＵＫａｉ－ｊｉａｎ，ＲＥＮＺｈｅｎ，ＪＩＮＧＹｏｎｇ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｆａｉｌｕｒｅｉｎＨＶＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ：ｐａｒｔｈｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｆａｉｌｕｒｅ￣ｃｍｒｓａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，２００３，２３（５）：５－９．［６］朱韬析，宁武军，欧开健．直流输电系统换相失败探—讨［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００８，３６（２３）：１１６１２０．ＺＨＵＴａｏ・ｘｉ，ＮＩＮＧＷｕ－ｊｕｎ，ＯＵＫａｉ－ｊｉａｎ．ＤｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｆａｉｌｕｒｅｉｎＨＶＤＣｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００８，３６（２３）：ｎ６．１２０．［７］刘强，蔡泽祥，刘为雄，等．交直流互联电网暂态功率倒向及对继电保护的影响【Ｊ］．电力系统自动化，２００７，３１（７）：３４－３８．—ＬＩＵＱｉａｎｇ，ＣＡＩＺｅｘｉａｎｇ，ＬＩＵＷｅｉ－ｘｉｏｎｇ，ｅｔａ１．ＴｒａｎｓｉｅｎｔｐｏｗｅｒｃｏｎｖｅｒｓｅｉｎＡＣ／ＤＣｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｏｗｅｒｇｒｉｄａｎｄｉｔｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｒｅｌａｙｉｎｇ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００７，３１（７）：３４．３８．［８］邵震．高压直流系统换相失败对交流侧继电保护的影响［Ｊ］．南方电网技术，２００７，ｌ（１）：７７－８０．ＳＨＡＯＺｈｅｎ．ＴｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＨＶＤＣｃｏｍｍｕｔａｔｉｏｎｆａｉｌｕｒｅｏｎＡＣｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＳｏｕｔｈｅｒｎＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，１（１）：７７・８０．［９］李海锋，张璞，王钢，等．直流馈入下的工频变化量方雷虹云，等高压直流输电换相失败对交流线路保护的影响（二）．７１．向纵联保护动作特性分析（一）一直流系统等值工频变化量阻抗模型［Ｊ］．电力系统自动化，２００９，３３（９）：４１．４６．ＬＩＨａｉ．ｆｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＰｕ，ＷＡＮＧＧａｎｇ，ｅｔａ１．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎＨＶＤＣ／ＡＣ—ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍ：ｐａｒｔｏｎｅＤＣｓｙｓｔｅｍｉｍｐｅｄａｎｃｅｏｆｐｏｗｅｒ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｖａｒｉａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００９，３３（９）：４１－４６．［１Ｏ］李海锋，张璞，王钢，等．直流馈入下的工频变化量方向纵联保护动作特性分析（二）～故障线路的方向保护【Ｊ】＿电力系统自动化，２００９，３３（１０）：４７－５３．—ＬＩＨａｉｆｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＰｕ，ＷＡＮＧＧａｎｇ，ｅｔａ１．Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒ－ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎＨＶＤＣ／ＡＣｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍ：ｐａｒｔｔｗｏｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒｆａｕｌｔｅｄｌｉｎｅ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００９，３３（１０）：４７－５３．［１１］李海锋，张璞，王钢，等．直流馈入下的工频变化量方向纵联保护动作特性分析（三）一非故障线路的方向保护［Ｊ］．电力系统自动化，２００９，３３（１１）：４３－４８．ＬＩＨａｌ－ｆｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＰｕ，ＷＡＮＧＧａｎｇ，ｅｔａ１．ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎＨＶＤＣ／ＡＣｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅ￣ｓｙｓｔｅｍｐａｒｔｔｈｒｅｅｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒｕｎｆａｕｌｔｅｄｌｉｎｅｓ［Ｊ］．ＡｕｔｏｍａｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃ—ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００９，３３（１１）：４３４８．［１２］赵成勇，赵强．ＨＶＤＣ附近继电保护装置中工频故障分量元件的适用性分析［Ｊ】．电网技术，２０１０，３４（３）：１８８．１９２．ＺＨＡＯＣｈｅｎｇ－ｙｏｎｇ，ＺＨＡＯＱｉａｎｇ．ＴｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅａｐｐｌｉｃａｂｉｌｉｔｙｏｆｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｆｒｅｑｕｅｎｃｙｆａｕｌｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔｏｆｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｄｅｖｉｃｅｓｎｅａｒＨＶＤＣ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１０，３４（３）：ｌ８８－１９２．［１３］张璞，王钢，李海锋，等．直流馈入下的输电线路电流差动保护动作特性分析［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１０，３８（１Ｏ）：１・５．ＺＨＡＮＧＰｕ，ＷＡＮＧＧａｎｇ，ＬＩＨａｉ・ｆｅｎｇ，ｅｔａ１．ＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃｕｒｒｅｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆｏｒｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｌｉｎｅｓｉｎＨＶＤＣ／ＡＣｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１０）：—１５．［１４］张保会，尹项根．电力系统继电保护［Ｍ】．北京：中国电力出版社，２００５．—ＺＨＡＮＧＢａｏ－ｈｕｉ，ＹＩＮＸｉａｎｇｇｅｎ．Ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｒｅｌａｙｉｎｇ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＰｒｅｓｓ，２００５．［１５］张举．微型机继电保护原理［Ｍ】．北京：中国水利水电出版社，２００４．ＺＨＡＮＧＪｕ．Ｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｍｉｃｒｏ・ｃｏｍｐｕｔｅｒｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｉｎａＷａｔｅｒＰｏｗｅｒＰｒｅｓｓ，２００４．［１６］杨奇逊，黄少锋．微型机继电保护基础【Ｍ】．北京：中国电力出版社，２００７．—ＹＡＮＧＱｉ－ｘｕｎ，ＨＵＡＮＧＳｈａｏｆｅｎｇ．Ｔｈｅｂａｓｅｏｆ—ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒｒｅｌａｙｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＰｒｅｓｓ，２００７．收稿日期：２０１１－０１－１９；修回日期：２０１１－０２－２８作者简介：雷虹云（１９８７－），女，硕士研究生，主要研究方向为高压直流输电；Ｅ－ｍａｉｌ：ｒｕｌｉａｎｚｈａｎｇ１９８５＠１６３．ｃｏｍ于占勋（１９６４一），男，高级工程师，主要研究方向为电力系统运行与管ＪＥ；赵强（１９Ｂ４－），男，硕士研究生，主要研究方向为高压直流输电。、（上接第５１页ｃｏｎｔｉｎｕｅｄｆｒｏｍｐａｇｅ５１）［１５］魏文辉，刘文华，宋强，等．基于逆系统方法有功无功解耦ＰＷＭ控制的链式ＳＴＡＴＣＯＭ动态控制控制策略研究［Ｊ］．中国电机工程学报，２００５，２５（３）：２３．２８．—Ｗ－ＥｌＷｅｎｈｕｉ，ＬＩＵＷｅｎ－ｈｕａ，ＳＯＮＧＱｉａｎｇ，ｅｔａ１．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｆａｓｔｄｙｎａｍｉｃｃｏｎｔｒｏｌｏｆｓｔａｔｉｃｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｕｓｉｎｇｃａｓｃａｄｅｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌｉｎｖｅｒｔｅｒｓ［Ｊ】．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００５，２５（３）：２３－２８．［１６］栗春，姜齐荣，王仲鸿．ＳＴＡＴＣＯＭ电压控制系统性能分析ｆＪ］．中国电机工程学报，２０００，２０（８）：４５．５０．ＬＩＣｈｕｎ，ＪＩＡＮＧＱｉ－ｒｏｎｇ，ＷＡＮＧＺｈｏｎｇ－ｈｏｎｇ．ＶｏｌｔａｇｅｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆＳＴＡＴＣＯＭ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２０００，２０（８）：４５－５０收稿日期ｌ２０１１＿０１－０５；修回日期：２０１卜０２－２４作者简介：吴杰（１９５９一），男，教授，主要从事电能质量分析与控制方面的研究与教学工作；Ｅ－ｍａｌｌ：ｗｕｊｉｅ５９０１３０＠１６３．ｔｏｍ孙伟（１９８６－），男，硕士研究生，从事风电场并网运行电压稳定性方面的研究：颜秉超（１９８５－），男，硕士研究生，从事电能质量分析与控制方面的研究。