基于相电流突变量的配电网单相接地故障区段定位

配电网在单相接地故障后,对健全线路及故障线路上故障点之后的部分,三相电流突变量大小相等、波形一致;而故障线路中故障点之前的部分不具有该特征。据此提出一种基于相电流突变量的配电网单相接地故障区段定位方法:在各线路出口及分支处安装接地故障检测装置,独立测量比较各相电流突变量,即可识别出故障区段,结合网络拓扑即可实现故障区段定位。给出了具体的故障定位流程和判据。仿真实验证明了该方法能正确、可靠地识别故障区段。所述方法原理简单,仅需测量电流,且具有自举性,有望应用于实际配电网中。

基于相电流突变量固有模态能量的选线新方法

针对传统零序电流能量选线方法在小电流接地系统的混合线路应用中选线效果不佳的问题,提出一种基于相电流突变量固有模态能量的选线方法。该方法以每条线路各相电流突变量为特征向量,计算其固有模态能量及每条线路模态能量极大值,最大模态能量极大值所对应的线路即是故障线路。仿真结果表明,与利用零序电流能量选线法相比,此方法选线准确度较高,受接地电阻、故障合闸角、接地位置、系统结构影响较小,更适应结构比较复杂的配电网系统选线。

考虑相电流突变量的配网自动化系统中单相接地故障区段定位方法

为实现对配网自动化系统中单相接地故障区段的准确定位,在考虑相电流突变量的前提条件下,开展对定位方法的设计研究。提取并处理相电流突变量,根据启动判据,启动区段定位装置,计算单相接地故障相关系数,实现区段定位。通过实例,从稳态判据计算和突变方向2个方面验证新定位方法定位结果的准确性,证明该方法具备应用可行性。

相电流差突变量选相在混压同塔输电线跨电压故障中的适应性分析

混压同塔四回线易发跨电压故障。对方向或距离纵联保护而言,故障选相非常重要。以弱电强磁的混压同塔四回线系统中单相跨单相接地故障为例,提出了一种将混压同塔四回线路进行完全解耦的复合序网图故障分析方法,并分析在此工况下与实际中所用的简化计算方法下相电流差突变量之间的差异,最后得到相电流差突变量选相适应性与两系统电源电动势相角之间的关系。分析表明,当电源电动势相角之差在不同的范围内时,相电流差突变量选相适应性不同,给出了不同适应性情况下分别对应的相角范围。最后,利用PSCAD软件建立了一个500 k V/220 k V同塔四回线路模型,验证了理论分析的可靠性。

一种电流突变量选相元件的探讨

文中所探讨的相电流突变量选相元件,是利用单相接地故障时,两健全相相间电流突变量为零这一特征来得到的。实际系统故障时,系统正、负序阻抗可能会不相等,使得健全相相间电流突变量不为零,这将对该选相元件产生一定的负面影响。文中给出了相应的解决办法,并用现场的某次故障录波数据为例来进行验证说明。该选相元件物理意义明确,有较高的灵敏性和可靠性,RTDS试验数据验证了该选相元件的准确性。

基于电流突变量曲线拟合的故障时刻检测算法

传统基于相电流突变量的故障时刻检测方法虽然简单,但因受暂态分量的影响而存在较大的检测误差。利用现有保护装置采集的电流信息,对相电流突变量进行曲线拟合,并经逆向推导求出故障时刻。对电力系统的短路暂态过程进行分析,探究相电流突变量的变化规律并推导其广义表达式。利用Prony算法对离散的相电流突变量值进行函数拟合,得到表征其函数曲线的特征参数;通过改进现有的波形相似算法,进一步从拟合函数的过零点中筛选出故障时刻。结合PSCAD仿真测试,探究故障时刻的检测精度及其影响因素,仿真结果验证了所提算法的可行性和准确性。

基于突变量波形互异性的故障定位新方法

在谐振接地系统中,利用波形相关性选线定位存在判据裕度不足,易引起误判的问题。根据系统发生单相接地故障时,故障上游三相电流突变量波形间差异性与故障下游三相电流突变量波形间差异性的不同,提出了基于突变量波形互异性的故障定位新方法。首先定义了各相互异参数与各相邻两检测测点之间的故障测度,通过提取线路上各检测点的三相电流突变量,算取每检测点三相电流突变量之间的互异参数,然后计算各检测点之间的故障测度。仿真结果显示纯线路或混合线路故障时故障区段相邻两检测点之间的故障测度最大,而非故障区段相邻两检测点之间的故障测度均接近于1。因此可知此方法判据裕度裕度较高,不易发生误判,也能适用于混合线路故障区段检测。

交直流混联电网突变量选相元件动作性能分析

交直流混联电网受端交流系统发生故障时,其背侧系统正、负序等值阻抗不再近似相等,从而对现有继电保护产生不利影响。文中分析了交直流混联电网受端输电线路相电流差突变量选相元件的动作性能,指出现有相电流差突变量选相元件应用于交直流混联电网时,在单相接地故障情况下由于逆变侧系统正、负序阻抗相差较大,从而引起各侧正、负序电流分配系数不再相等,出现明显的非故障相电流差突变量,引起选相元件误动作。以实时数字仿真器(RTDS)试验数据验证了理论分析的正确性。

风电接入配电网的自适应电流速断保护研究

分析了风电接入配电网对电流保护的影响,提出了自适应电流速断保护方案,并对其实现过程中的关键点进行了论述。RTDS试验结果表明,对于风电接入的配电网,自适应电流速断保护能适应系统运行方式和故障类型的变化,保护范围稳定,具有很好的适用性。

输电线路三段电流保护及重合闸实现

在Matlab仿真平台的基础上,针对输电线路的的继电保护,选取了三段电流保护,利用相间电流差突变量判据避免了因系统震荡和频率波动而引起的误动。利用傅氏算法准确地求出基频分量,滤除各种整次谐波和纯直流分量,极大提高了检测电流的精度。为了模拟系统供电的可靠性,引入重合闸,排除瞬时性故障对系统供电的影响,验证了在瞬时性和永久性故障下,保护的正确反应。

中性点不接地系统配电线路单相接地保护研究

中性点不接地系统配电线路单相接地引发的恶性事故时有发生,需要在故障发生后尽快识别并加以隔离。单相接地产生的相电流突变量可灵敏可靠检测单相接地故障,但持续时间短,不能满足选择性要求。改进了基于滚动算法的相电流突变量判据,提出了基于相电流突变量判断单相接地保护启动,而后锁定零序电流判定故障是否持续存在的补充判据与时间延迟判据。所提保护方案在不对称负载下仍能正确判别故障,且不受故障前后电流反向与互感器反接的影响。具有保护原理简单、无须通信和经济性能好等优点,有望应用于实际配电网中。开发了PSCAD单相接地保护仿真模型,对所提方法加以验证。

有源配电网差动保护自同步原理及误差分析

分布式电源的接入使得电流差动保护被引入配电网,需要解决的关键技术之一即是两端故障数据的同步问题。基于保护启动时刻的故障数据自同步算法可以在不增加额外设备的情况下实现数据同步,在配电网中获得了一定的应用,但对该算法的同步精度尚缺乏必要的理论分析和验证。文中在分析计算相电流突变量保护启动算法的基础上,从直流分量的衰减速度着手,导出了不同衰减速度下保护启动延时的计算表达式;并进一步分析了最大保护启动延时随故障初始相角、衰减速度的变化规律,得出不同故障条件下可能出现的最大自同步误差。分析结果表明,该算法的同步精度受故障时刻、线路参数、故障启动门槛、电流互感器测量误差等因素的影响,某些情况下会出现两端数据同步误差大于保护允许同步误差裕度的情况。最后利用继电保护测试仪验证了上述理论分析的正确性。

智能配电网故障定位系统设计与研究

针对现有的配电网故障定位系统存在准确性和可靠性不高等问题,提出了基于馈线终端单元(FTU)技术和遗传算法的配电网故障定位系统。系统由FTU和主站SCADA构成,其中FTU由主控模块、输入输出模块及通信模块等构成。FTU的硬件采用双CPU体系结构,主控模块以数字信号处理器DSP为核心,通过相电流突变量法进行故障判断;通信模块以32位ARM嵌入式处理器为核心,负责与主站进行实时通信以及外围事物管理。FTU的软件则基于μC/OS-II嵌入式操作系统,设计了多任务、多缓冲区的结构。主站的故障区段定位软件以遗传算法为核心,根据FTU传递来的故障电流信息迅速找到故障区段。仿真试验表明,该算法容错性和实用性强。

备自投装置在单母分段接线中应用存在的问题及解决措施

单母分段接线与内桥接线在运行方式上极为相似,但目前的备自投装置不能直接应用于终端变不配置母线保护的单母分段接线方式,存在母线故障无法闭锁备自投的问题。提出增加带反方向的线路保护作为母线故障时备自投的闭锁条件。同时,在进线备自投逻辑中,带反方向的线路保护无法选择性区分母线故障,造成任一段母线故障一律闭锁备自投,导致负荷全部丢失的后果。提出在进线备自投逻辑中增加判断母联是否流过故障电流的判据,而母联故障电流定值的整定可以采用母联过流方法,也可以采用更为灵敏的故障相电流突变量的方法。

同杆双回线路综合故障选相方案

为保证同杆双回线中单回线故障的选相性能,同时实现跨线故障准确选相,提出基于相电流差突变量的综合故障选相方案。该方案将故障分为三类,根据相电流差突变量选相元件在不同故障类型下的选相特性,有针对性地改进选相方法。对单回线和同名跨线故障,直接或等价后采用相电流差突变量选相方法;对非同名跨线故障,采用改进的相电流差突变量两步选相方法,这样自适应选择不同的选相方案,既保证单回线选相的性能,又能实现跨线故障准确选相。利用PSCAD/EMTDC软件对不同故障类型、故障位置、过渡电阻情况的大量仿真,验证了此方案的可行性。综合故障选相方法原理简单,逻辑清晰,为同杆双回线路第二套主保护或者后备保护提供故障选相。

混压同塔四回线路跨电压故障选相元件动作分析与对策研究

混压同塔四回线发生跨电压故障时,零序互感的存在会对各相故障电流产生较大的影响。针对混压同塔四回线路中发生跨电压不接地故障的情况,主要分析了故障相电流的特征及电流选相元件的动作情况,采用改进复合序网的方法求解故障电流。利用相量图详细讨论了跨电压故障的电流特征及其对相电流差突变量选相元件的影响。针对混压同塔线路跨电压故障可能存在的误选相问题,提出一种基于相电流差突变量与相电流突变量相结合的综合选相方案,以实现正确选相。基于PSCAD/EMTDC对混压同塔四回线的各类跨电压故障进行大量仿真实验,验证了理论分析的准确性。

220kV风电弱馈系统对线路保护的影响分析

随着我国电力系统对绿色能源需求的增长,风电场越来越多地接入系统。由于风电地处偏僻多风的开阔地,所在地区的电网建设相对落后,这些地区的220 kV线路是单电源开网串带方式,没有形成环网,部分线路保护通道是光纤通道与高频通道相结合的方式。风电的接入使得电网呈现出弱馈系统特点。通过1起继电保护动作的实例,分析了一次系统的运行方式对二次保护配置的影响,认为在弱馈系统保护误动的原因为短路电流中的负序分量造成保护装置选相错误,对风电场接入电网(弱馈系统)的线路保护原理及配置提出了综合选择电压选相和相电流差突变量选相方式的改进建议。

基于功率系数的单相接地故障区段定位方法

由于配电线路在发生单相接地时故障电流小,现有的故障定位方法很难判断出故障位置,因此目前国内大部分地区还是通过调度人员根据经验拉路选线,人工巡线的方法寻找故障位置,耗费了大量的人力物力。为解决该问题,根据单相接地故障发生后的半周期内故障线路故障相相电流突变量远大于非故障相及健全线路的特点,提出一种基于功率系数的单相接地故障区段定位方法,该方法在各种初始电压相位下发生高、中、低阻接地时,都能准确、快速、可靠地进行区段定位,具有原理简单、适应性强的特点。

弱电侧选相元件的探讨

相电流差突变量选相元件和电流序分量选相元件在数字式高压线路保护中得到了广泛的应用,但在弱电源系统中存在电流量自身无法克服的困难而不能正确工作。该文利用某电网一端为弱电源的220kV线路发生单相故障的录波数据,通过仿真计算,分析比较了3种电流突变量选相元件的性能,同时分析了目前弱电源识别方法存在的问题。在理论分析和仿真计算的基础上,提出了有效识别弱电系统的方法,并给出了弱电侧选相问题的解决方案。