基于前后逐段逼近的含多分支配电网单相接地故障测距方法

随着配电网的发展,T接分支的大量接入使得配电网结构复杂,传统测距算法通常忽略分支,测距精度变低,研究含多分支配电网单相接地故障测距具有重要意义。为此,提出一种基于前后逐段逼近的含多分支配电网单相接地故障精确测距方法。首先,分析分布参数模型,根据零序电压、电流关系,提出故障区段判别系数,判别最小故障区段。其次,利用最小故障区段两端的零序电压、电流建立故障测距函数,采用梯度下降法求解精确故障点。最后,在PSCAD仿真平台上对所述方法进行验证。结果表明,所提方法可确定故障最小区段,精确计算出故障点,并具有较强的耐受过渡电阻能力,能较好适应高渗透率分布式电源的接入。

基于自适应制动补偿系数的有源配电网电流纵联差动保护

为了解决传统的三段式电流保护难以适用于有源配电网的问题,通过分析含不同类型分布式电源的配电网正序电流故障分量在区内外故障时的幅相特征差异,提出一种基于自适应制动补偿系数的电流纵联差动保护新方法。该方法采用改造后的e指数函数构建制动补偿系数,根据线路两侧正序电流故障分量的相位差和幅值比自适应决定补偿制动电流的程度。为有效应对不可测负荷分支给保护可靠性带来的消极影响,利用比幅式方向阻抗继电器的动作方程构造辅助判据。仿真结果表明,与传统电流纵联差动保护相比,该方法能够满足各种故障场景下有源配电网的保护需求,且灵敏度高,可靠性、耐受过渡电阻能力和抗时间同步误差能力强。

基于IEC 61850标准的微机保护数据通信模型

以超高压线路成套微机保护装置为例,探讨了如何采用IEC 61850标准的数据建模概念建立微机保护数据通信的模型,给出了距离保护元件的数据对象定义。该方法同样适用于其他类型的微机保护。

应用于电网故障诊断的统一信息模型

将故障诊断所需信息进行分类,采用扩展变电站配置语言(SCL)文件对一次元件静态信息和保护配置信息进行描述。使用基于IEC61850标准的通信方式传输保护和开关动作信息。将获取的故障诊断相关信息进行统一建模,建模方法参考IEC61970的公共信息模型(CIM)和IEC61850的分层模型,并结合故障诊断的应用特点进行了适当扩展。该方法解决了故障诊断难以获得完备信息和标准化信息的问题,使故障诊断系统真正达到实用化。

基于继电保护时空参数的电网故障诊断模型

根据继电保护动作逻辑的时间和空间特性,定义了故障关联树,以描述保护装置的时空配合逻辑。利用空间关联度和保护动作时间对保护进行动作优先级排序,并将其映射到Petri网的动态推理模型中,以实现对电网元件的精确诊断。同时通过保护优先级参数对保护和断路器的动作行为作出评价。仿真算例证明该方法能在多种复杂故障的情况下进行快速诊断,对保护和断路器动作进行正确评估。

基于光纤以太网的纵联保护通信方案

根据纵联保护对通信系统的要求,从数据的建模、服务模型以及通信网络的底层技术等方面进行探讨,提出了适用于基于网络的高速保护信息通信方案。采用该方案可以满足纵联保护装置对通信的实时性、可靠性的要求。

基于网络树状图和改进D-S证据理论的配电网故障定位方法

针对配电网故障信息出现异常尤其是不可识别异常而导致误判的问题,提出了一种基于网络树状图和改进D-S证据理论的配电网故障定位新方法。该方法的突出优点在于使用多源信息进行故障定位,可避免因单源信息发生异常导致的误判。首先提出了一种新的基于网络树状图的搜索算法,该算法利用配电网故障时产生的故障指示器信息、配变报警信息和电话投诉信息建立相应的网络树状图,并通过搜索网络树状图进行故障初步定位。然后利用改进D-S证据理论将每种故障信息的定位结果进行信息融合,得到最终的定位结果。实例结果表明所提方法有效、可行,可以解决故障信息出现不可识别异常时的定位问题。

继电保护及故障信息管理系统的应用数据模型的构建

结合山东电力集团公司调度中心"继电保护与故障信息系统"的开发与应用实践经验,根据继电保护专业管理的特点提出了一种继电保护及故障信息系统的数据模型,该模型借鉴了IEC61850和IEC61970这两个标准的结构体系并引用和扩展了其中的数据模型。根据这种模型设计的系统可与现有的EMS/SCADA、SAS等系统进行无缝互联,从根本上解决自动化信息的"孤岛"问题,切实提高电网安全运行的调度系统信息化、智能化水平。

满足“三道防线”要求的广域保护系统及其在电力系统中的应用

分析了广域保护的研究背景,总结了目前各种不同类型的广域保护系统,并对其功能重新进行了定位,根据影响电力系统稳定的三类问题,提出了能满足“三道防线”要求,由快速保护、安全自动控制和紧急控制以及系统振荡检测构成的广域保护系统,阐述了该系统应该具备的功能和工作流程,并指出了构建该系统需要开展的几方面研究工作。所提出的广域保护系统可为大型互联电网配置合理的安全防线提供解决方案。

基于电压和电流突变量的高压直流输电线路保护原理

在对高压直流输电线路区内、外故障和雷击等暂态过程研究的基础上,提出了一种基于电压、电流突变量变化特征的高压直流输电线路主保护原理。该原理对两极线路同侧保护安装处测得的电压突变量幅值的比值设定阈值,选出故障极;利用故障线路两端电流突变量的极性在线路保护区内故障时相异、在区外故障时相同,区分线路上保护区内和区外故障。PSCAD/EMTDC软件对实际高压直流输电系统的仿真结果表明,该保护原理在双极两端中性点接地方式下能够快速判别故障极和区分线路上保护区内、外故障,可靠排除雷击干扰,在故障性雷击和高阻抗接地时准确动作,并适用于一极降压和一极全压运行、功率反送、一极停电检修及单极金属回线运行方式等。采样频率在10～100kHz范围内时可满足保护判据计算要求。

SCL在变电站远程配置管理中的应用

变电站配置语言SCL(SubstationConfigurationLanguage)是IEC61850推荐的变电站配置专用语言,它与IEC61850统一模型相结合,可以清楚地描述装置配置信息,并实现信息在不同设备间的共享。使用SCL能够方便地从远方收集不同厂家生产设备的配置信息并对装置进行远程配置,使系统维护升级、智能电子器件控制变得更为方便。

使用XML实现变电站中IED的自动识别和远程配置

针对目前在变电站二次系统改造中出现的变电站自动化系统升级维护工作量大、成本高的情况,提出使用基于XML的配置文件对智能电子设备(IED)的配置进行描述,通过在系统端和站端传递配置文件对站端设备进行自动识别和远程配置的方法。对配置所涉及的一、二次模型进行统一建模,根据IEC 61850协议的变电站配置描述语言(SCL)和系统实际需要对配置文件所用语言进行了定义。文中还在调度端、通信网络、站端和与其他自动化系统互联以实现信息共享等方面对技术基础、成本等实现条件进行了简单分析。

基于IEC 61850标准的实时数字仿真系统

电力实时数字仿真(RTDS)系统是分析电力系统特征、测试继电保护及二次设备的重要手段,得到了广泛应用。采用电子式互感器后,RTDS系统不再需要D/A转换和功率放大等环节,可以直接将仿真产生的数据经格式转换后加以使用。文中研究了基于IEC 61850标准的新型RTDS系统的构成和实现,介绍了连接RTDS系统与全数字二次设备的测试模型,通过对110kV线路数字化保护的试验验证了系统的实用性。

停电区域边界断路器信息缺失时的电网故障诊断

当电网中的元件发生故障,相关保护会跳开断路器以切断故障电流,最终形成一个或多个停电区域。如果将可疑故障元件限定在停电区域内,故障诊断程序的效率会得到很大的提升。然而在调度中心收到的跳闸断路器信息有缺失的情况下,由于无法形成停电区域,故障诊断程序只能对电网中所有元件逐一进行诊断,并且还容易造成对故障元件的漏判。针对断路器报警信息丢失的情况,从图论角度出发,以点割集算法为基础划分出多个可能包含故障元件的无源区域,然后通过skyline多目标优化查询方法,对这些无源区域按可疑元件查准率由高到低的顺序进行排列,并提供给故障诊断程序,保证了诊断速度的同时,能够防止故障元件的漏判。最后使用Petri网为诊断工具,以故障诊断算例验证了该方法的有效性。

基于电压和电流突变量方向的高压直流输电线路保护原理

对高压直流输电线路故障暂态特征的分析发现,直流线路两侧保护测量处电压突变量与电流突变量的方向特征在发生线路区内和区外故障时不同,由此构成高压直流输电线路保护原理。文中给出了电压、电流突变量方向判别判据和门槛值整定原则,并构造了相应的保护判据。对实际高压直流输电系统仿真的结果表明:提出的保护原理在双极直流输电系统的多种可能运行方式下、各种故障情况下都能正确识别区内、区外故障;在区内故障性雷击、高阻抗接地和极—极故障时能够准确动作。另外,该保护原理对通信通道、采样频率和数据计算速度要求不高。

输电网故障诊断的知识表示方法及其应用

为了进一步提高诊断算法的效率以及准确度,提出了通过完备的知识表示方法进行电网故障诊断的方案。通过对故障时刻电网拓扑以及各类保护知识的表达,将充分的故障诊断知识提供给诊断算法,这使其可在多类信息的基础上对故障元件进行准确的判断,并且通过对知识的优化降低了故障诊断算法的复杂程度。运用Petri对故障知识进行逻辑推理,即使在保护和断路器有误动、拒动的情况下仍然准确判断出故障元件。仿真结果表明,该方法在诊断效率与准确性方面能够满足实际需求,可作为智能电网自愈程序的接口。

基于网格平台的电网故障诊断架构

故障诊断是未来智能电网可自愈的前提条件。为了进一步提高电网故障诊断系统的效率及准确性,文中提出了一种以数据网格为支撑、分布式系统为主体的新型电网故障诊断架构。数据网格可以提高故障诊断系统数据采集的实时性和可靠性,而分布式系统提供的分布式计算技术能够极大地提高诊断程序的运行速度。两者的结合能够使这种新型的诊断系统在诊断速度及准确性上优于传统的客户/服务器(C/S)结构。最后,通过案例证明了新系统的可行性。

计及直流接入的交流系统故障计算模型研究

电力电子装置和直流输电系统接入交流系统后,现有的故障分析计算方法鲜有考虑交直流的相互作用对交流故障特性的影响。针对这一问题,提出了适用于交流系统故障分析的直流系统等值模型。首先,基于交流系统不对称故障情况下换流器的特性,采用开关函数法和序分量法建立了换流器的等值模型,该模型能够充分考虑换流器的谐波特性对计算结果的影响,提高了计算精度,同时,与交流系统接口方便,计算简单;其次,分析了交流故障期间直流控制器的响应特性,建立了直流控制器的模型;最后,提出了交直流互联系统统一计算的故障计算方法。对比计算结果与EMTDC仿真结果,证明元件模型和算法是准确有效的。

考虑短路及断线故障的有源配电网保护

分布式电源大量接入和极端灾害导致的复杂故障形态,使得有源配电网保护面临新的挑战。基于分析不同故障类型区内外故障时电压故障分量的特征差异,提出一种基于电压故障分量比较的保护新方法。所提方法利用电压故障分量推算公式以及实测的线路一端的电压故障分量、电流故障分量求取线路另一端的电压故障分量,将推算得到的电压故障分量与实测的电压故障分量求比得到电压故障分量比值,再利用电压故障分量比值识别线路内外部故障,从而能够兼顾有源配电网在短路故障、断线故障等不同故障场景下的保护需求,且具有不受不可测分支影响、不受分布式电源渗透率影响、耐受过渡电阻能力强等优点。

基于MSST的高压直流线路故障定位方法

在利用经验波速进行线路故障定位的方法中,由于行波的色散特性,波速随着频率的变化而变化,计算得到的故障距离存在较大误差,解决此问题需要准确提取行波的时频特性。提出了基于多重同步压缩变换(multisynchrosqueezing transform,MSST)的直流线路故障定位方法,由于MSST的多次挤压特性,其能有效提高信号的时频聚集性,对行波的时频特征提取以及对波头的识别更加精准。利用此方法得到行波到达测点的时间和频率信息,进一步得到该时刻对应的波速,并以此波速计算故障距离,降低了由波速和波头到达时刻识别不精准造成的误差。最后通过仿真并结合实际工程录波数据验证了该方法的有效性。