特高压多串补系统电流特性分析-北极星输配电网

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输电线路安装串联补偿装置可以有效提高输送容量，使电力系统具有更好的经济性，因此串联补偿技术在超/特高压系统中得到了广泛应用[1-7]。然而，安装串补装置会在安装位置处产生一个电气状态跃变，破坏了输电线路电气参数的均匀分布，给线路保护带来一定的困难。特别是对于特高压系统，为进一步提高线路的输电能力，常在线路上安装多个串补装置，这将会更多改变系统的电气特性，影响保护动作的正确性。

国内外学者对双端系统单串补线路电气特性进行了大量理论研究。文献[1,2]简要分析了串补系统电压电流反向现象产生的原因及其对现有保护的影响，但分析主要针对三相金属性故障。文献[3]给出了电压电流反向时线路的沿线电压分布情况，并分析了可能出现电压电流反向的条件。但其仅对电压电流反向出现的可能性做出说明，并未进行深入分析。文献[4]针对阳城-江苏实际工程，分析了电流电压反向条件。

文献[8]针对多串补线路电压电流反向现象进行研究，并且考虑了线路存在过渡电阻的情况。但是并未针对不对称故障情况下的电流反向特性进行分析，同时，在分析经过渡电阻接地的三相短路故障电流反向特性时，未考虑对侧电气信息，具有一定的局限性。

考虑到当前特高压示范工程采用多串补方式，为更好地探究适合特高压实际工程的继电保护动作行为，本文基于特高压实际工程，对多串补线路电流特性展开分析，得到接近实际工程状态下的线路电气量特性。采用实际工程参数，利用 PSCAD 对特高压多串补线路进行了仿真，仿真结果与理论分析一致。

1 特高压多串补系统概述

图 1 为晋东南-南阳-荆门特高压多串补系统模型。该系统包括两条输电线路 MN 和 NP 段， eM 、eN 、 eP 为三个等效电源。在线路 MN 段采用双端补偿方式， NP 段采用单端补偿方式，且串补装置安装N 侧。

本文以 MN 段线路保护为例，分析保护安装处短路电流特性。在系统中分别设置区内故障点 k1 和相邻线路故障点 k2。故障点 k1 位于 MN 段，距串补装置 C1、 C2 分别为 l1 和 l2 ，故障点 k2 位于 NP 段，距串补装置 C3 为 l3 。 k1 点故障，流过线路 MN 两侧的电流分别为 iM 和 iN1， k2 点故障，流过线路 NP 两侧的电流分别为 iN2 和 iP 。

2 区内短路故障时电流特性分析

2.1 三相短路时电流特性分析

现有文献中，主要针对三相金属性接地故障电流特性进行分析。当发生三相金属性接地故障时，若满足电流反向条件，串补装置两端电压将大于其旁路电压，使串补装置旁路，从而避免了电流反向现象[8]。为了更细致地探究电流反向特性，本文将以三相经过渡电阻接地故障为例分析三相短路时的电流特性。当图 1 中 k1 处发生三相经过渡电阻接地故障时，对线路 MN 段电流进行分析，此时可以将N 侧系统模型进行等值[9]。其系统简化模型如图 2所示。

原标题：特高压多串补系统电流特性分析

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