适用于全故障类型的双馈风电场送出线负序电流纵联保护方案

随着双馈风电机组(DFIG)并网容量的增加,给风电场送出线继电保护的整定带来新的挑战,保护动作性能下降甚至会出现拒动和误动的风险。为此,首先分析双馈风电机组负序电流分量特征;然后进一步分析风电场经交、直流并网时交流送出线两侧电流的特征差异,提出一种适用于双馈风电场送出线的负序电流分量纵联保护新方法。该方法利用双馈风电场送出线两侧负序电流的幅值比和相位差构成保护动作判据,同时,利用数据延时在对称故障下构造出负序分量,使其能适用于风电场送出线的各种故障类型,且具有灵敏度高、耐受过渡电阻能力强等优点。最后,在Matlab/Simulink和PSCAD/EMTDC中搭建双馈风电机组电磁暂态仿真模型,仿真分析保护方案在交直流送出线上的适应性。

新能源场站并网联络线纵联零序方向保护的整定研究

提出了新能源并网联络线零序方向纵联保护的整定方法。考虑了新能源场站的各种主变联结组别,包括YNd、YNdd、YNynd接线方式,推导了并网联络线区内与区外接地故障时线路两侧零序测量阻抗表达式。结果表明:并网联络线区内接地故障时,主变采用YNd、YNdd联结组别的新能源场站侧零序测量阻抗与联结组别有关,而主变采用YNynd联结组别的新能源场站侧零序测量阻抗与联结组别和系统运行方式有关。据此给出了新能源并网联络线零序正方向元件和反方向元件最大灵敏角和动作区的整定方法。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,各种故障情况下的零序阻抗角与分析结论一致,零序方向纵联保护能够正确可靠动作。

平行双回线路高阻接地故障保护的新思路

通过实例分析说明平行双回线路在强磁弱电联系运行方式下,一回线路末端发生高阻接地故障时,非故障线路纵联零序方向保护会误动,而纵联负序方向保护不会误动,提出在使用纵联零序方向保护切除高阻接地故障的保护装置中,增加纵联负序方向保护,退出纵联零序方向保护以防止误动的发生,并讨论了纵联负序方向保护新方案,方案增加负序电抗继电器和负序电流、电压闭锁,并带小延时动作,从而确保平行线之一故障时,非故障线路纵联负序方向保护不会误动,而故障线路发生高阻接地故障时,纵联负序方向保护能带小延时可靠切除故障。

基于计算电阻的高压直流输电线路纵联保护

针对传统高压直流输电线路纵联电流差动保护受线路分布电容影响大、可靠性差的问题,提出一种基于计算电阻的纵联保护方案。利用线路两端故障电压电流的直流分量计算线路的计算电阻,区内故障时,该值相对较小;区外故障时,该值很大。以此为基础,提出了根据故障极与健全极线路上计算功率的差异实现准确选极的方案。该方案对采样率要求低、整定简单明确且不受分布电容电流的影响。理论分析和大量仿真结果表明,该保护选择性好,可靠性高,对高阻接地故障有足够的灵敏性。RTDS试验和现场故障录波数据有效验证了其性能。

含分布式电源的配电网方向过流保护

含分布式电源的配电网对继电保护装置的动作速度和保护范围提出了更高的要求。文章基于配电网电流正序分量相位的变化,提出一种方向过流保护方案,该方案首先利用故障前一周期和故障后一周期的电流正序分量相角差判定故障方向,然后通过比较三相电流绝对值间隔0.01s差分后的最大值和最小值之差来判断故障相别。推导了故障方向判据,以10kV馈线方向保护为例,说明了该保护方案的可靠性和灵敏度,并在双回配电系统中验证了该方案的有效性。

双芯对称离散型可控移相器对纵联保护的影响分析

晶闸管控制的移相器(Thyristor Controlled Phase Shifter,TCPS)通过调整移相角实现电网潮流分布的控制,可有效改善电网潮流分布,提高电网运行经济性。但移相器的应用改变了电网结构和相间耦合关系,当常规纵联保护直接应用于含有移相器的线路时,需考虑移相因素对差动电流的影响以及采用合适的差动电流计算方法,同时需考虑互感器的安装位置的选取,而纵联方向保护方向元件是否受影响也需要做进一步的分析。针对安装了TCPS的输电线路纵联保护进行了分析和仿真研究,建立了相应的电磁仿真模型,在此基础上分析了互感器安装于不同位置时,常规方向元件、差动元件的动作特性,并提出了几种可能的差动电流计算方法,仿真分析了纵联保护在含移相器线路的适应性。研究表明,移相器的接入对于纵联方向保护的方向元件没有影响,但对常规电流差动保护影响较大,纵联保护应用中宜使用线路侧互感器实现。

平行双回线路纵联零序方向误动原因分析及负序功率方向研究

平行线路若在强磁弱电联系方式下运行,一回线路的接地故障可能会引起另一回线路零序功率方向保护误动。分析了强磁弱电情况下零序功率方向保护误动的原因以及双回线路各种连接方式对方向元件产生的影响。针对零序方向保护容易误动的情况,提出使用负序功率方向元件作为纵联方向保护的方向元件并对采用负序补偿电压代替负序电压做了分析。PSCAD的大量仿真表明,负序功率方向元件可以正确反应正常运行、故障线路的区内、区外故障,同时在非故障线路中不会误动。

基于并联电容参数识别的VSC-HVDC输电线路纵联保护

电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)输电线路两端并联有大电容,在故障发生瞬间,大电容迅速向故障点放电,对高频故障分量系统侧可等效为并联大电容。根据VSC-HVDC这种特有的系统结构,提出了一种基于并联电容参数识别的VSC-HVDC输电线路纵联保护新原理。该保护原理采用时域算法,通过识别VSC-HVDC输电线路两侧的电容值来区分区内、区外故障。当直流输电线路发生区内故障时,能同时准确识别出线路两端的电容值;当直流输电线路发生区外故障时,不能同时准确识别出线路两端电容值。根据此特征,构造纵联保护判据。理论分析和仿真结果表明,该原理不受过渡电阻、故障类型、故障位置、控制方式和线路类型的影响,在各种工况下均能快速可靠地区分区内、区外故障,而且该方法计算简单,易于实现,具有一定的实用价值。

基于S变换的HVDC输电线路纵联保护方法

传统的直流输电线路行波保护易受故障电阻的影响,作为后备保护的纵联差动保护动作速度慢,而且需两端数据同步,对此提出一种基于S变换的高压直流线路纵联保护新方法。理论分析表明,当故障发生在保护安装处的正方向时,保护检测到的电压和电流突变量的极性相反,而反方向故障时,二者的极性相同。根据此特征,提出利用S变换相角差的方法来识别两者的极性,进而判断故障的方向。此外,对于双极输电系统的单极接地故障类型,可根据两极电压突变量的S变换零频暂态能量和的比值差异实现故障选极。仿真结果表明,所提方法在各种故障情况下都能够有效地识别区内外故障、故障极以及雷击干扰,灵敏度高,可靠性强。

同杆双回线上零序功率方向继电器的误判问题

零序功率方向继电器是线路保护中的一个重要元件。文中用六序分量法分析了同杆双回线上零序功率方向继电器的性能。结果表明 ,在同杆双回线上发生三相三导线及三相四导线故障、三相五导线跨线故障时 ,有一回线的零序功率方向会拒动。动模试验证实了理论分析的结果。

特高压输电线路负序方向纵联保护

采用数字式二阶RC低通滤波器和半波差分傅里叶算法,结合相序变换滤取负序分量,可在微机保护中实现负序方向元件,并可在故障初几毫秒内正确动作。用该方法实现的负序方向元件可正确及时地捕捉到由不对称故障发展起来的三相短路故障瞬间的不对称,故可以反映各种不对称故障和由不对称故障发展起来的三相故障。仿真试验验证了用所提出的方法实现的负序方向元件用于特高压输电线路的可行性和优越性。

识别模型参数的电压源换流器型直流输电线路纵联保护

针对电压源换流器型直流(VSC-HVDC)输电线路主保护耐过渡电阻能力差、后备保护动作速度慢的问题,提出了一种识别模型参数的VSC-HVDC输电线路纵联保护新原理。该原理将区外故障等效为正的电容模型,区内故障等效为负的电容模型。对于电压等级为±60kV、电缆线路长为300km的VSC-HVDC仿真模型,发生区外故障时,识别出的线路对地电容约为80μF;发生区内故障时,识别出的并联电容负值约为-1 000μF。通过判别识别出的电容值的正负,即可区分区内和区外故障。结果表明,该原理不受过渡电阻、线路分布电容和控制方式的影响,灵敏度较高,在各种工况下均能在发生故障后10ms内准确区分区内和区外故障,具有一定的实用价值。

交直流互联系统对距离保护动作特性的影响分析及对策

交直流互联系统换相失败时引起的电磁暂态过程与纯交流环境时不同,从而对交流工频量的距离保护的动作行为产生影响。通过引入象限的概念,分析了换相失败期间逆变器交流侧等值工频电流的暂态特性,然后详细研究了考虑零序补偿电流下换相失败对距离保护的具体影响,分析结果表明,换相失败对距离保护的影响主要与故障位置以及过渡电阻的大小有关;并提出了基于零序方向元件及基于测量电抗变化的"纵续"动作的解决措施。大量的PSCAD/EMTDC仿真结果验证了结论的正确性。

特高压输电线路分布电容对负序方向纵联保护的影响

为消除特高压输电线路中分布电容对负序方向纵联保护的影响,文章提出一种基于贝瑞隆模型的精确补偿算法。该算法对于故障暂态和故障稳态具有同样的补偿效果,并且提高了负序方向元件在大电源、长线路条件下的保护灵敏度,解决了特高压长线路外部故障时保护误动以及双回线路一回线不对称故障时非故障线路负序方向纵联保护误动的问题。理论分析和仿真试验证明了上述补偿算法的正确性。

同杆双回线环流对方向纵联保护的影响及改进

在分析同杆双回线主要的排列方式和不平衡电流现象的基础上,研究了超高压同杆双回输电线路在区外相间故障时由于零序环流超过门槛值造成的零序功率方向元件误动事故。对同杆双回线零序环流不平衡度进行了分析,并利用EMTDC对同杆双回线发生区外相间故障时的零序环流不平衡度进行了仿真计算。针对零序环流造成同杆双回线方向纵联保护误动的情况,提出了同杆双回线序分量方向纵联保护的改进措施。

基于故障超前相的有源配电网能量方向纵联保护方法

基于不同故障类型下各故障相能量函数的特征分析,提出了一种适用于有源配电网的能量方向纵联保护方法。针对配电网中性点非有效接地的网络特点,建立了基于故障超前相的故障识别判据,并构造了能量函数幅值辅助判据以克服区内分支负荷投切对故障判别的影响;研究了基于正序分量控制的逆变型分布式电源接入配电网情形下所提保护原理的适应性。仿真结果表明,所提保护方法能够正确识别故障方向,并能躲过负荷投切的影响,且具有一定的抗过渡电阻的能力。

TCSC动态基频阻抗对故障分量保护的影响

分析了ＴＣＳＣ对故障分量保护包括负（零）序功率方向保护、工频故障分量距离保护及工频故障分量方向保护的影响，认为：与常规串联补偿线路上的保护相比，在ＴＣＳＣ线路上故障分量保护的性能不会降低。

基于综合序电流的含光伏电源配电网纵联保护方案

随着大量光伏电源就地接入配电网,现有的基于本地信息或相邻信息的保护方案均存在一定局限性。为此,分析光伏电源的控制策略与故障特征,基于含光伏电源配电网发生各种类型故障后的复合序网,提出一种基于综合序电流的新型纵联保护方案。该方案无需电压信息,且对通信同步性要求较低,适用于硬件条件较差的中低压配电网。最后,利用PSCAD/EMTDC软件建立含光伏电源配电网模型,验证了所提方案在各种故障条件下的有效性。

六相输电线路的纵联方向保护方案

在典型的六相输电系统中,半正序、半零序和半负序故障分量不受系统阻抗变化的影响。文中提出了基于上述3种故障序分量的方向保护判据,并且将其综合在一起,构成了一种适用于六相输电线路的纵联方向保护方案。该方案能够根据故障的特性自动选择方向判据,并且能够反映除六相短路以外的所有故障。补充正序突变量判据以后,该方案能够判别六相短路故障。EMTDC仿真结果表明,该纵联方向保护方案不受系统阻抗和故障点过渡电阻的影响,原理简单、可靠,动作速度快。

DFIG等效序突变量阻抗相角特征对故障分量方向元件的影响分析

故障分量方向元件是方向比较式纵联保护的重要组成部分,但风电大规模接入破坏了传统故障分量方向元件的最佳应用环境。为了研究双馈风电机组对故障分量方向元件的影响,提出了等效序突变量阻抗的概念,基于双馈风电机组暂态模型,推导了等效序突变量阻抗的解析表达式;针对故障后投入撬棒与变换器控制两种工况研究了双馈风电机组等效序突变量阻抗的相角变化特征;进而分析了双馈风电机组对不同故障分量方向元件的影响机理,指出等效序突变量阻抗相角的大范围变化可能造成故障分量方向元件的灵敏性不足或者误判,最后通过仿真实验验证了分析的正确性。