分布式电源型输电线路单相重合闸策略研究

分布式电源在电网中份额逐渐提高,发生故障后的重合闸技术能够保障电网运行可靠性。相比于三相重合闸技术,单相重合闸的可靠性、安全性更高。文章分析了分布式电源非全相运行时复合网络的电压、电流分量,分析重合闸时的电压、电流冲击。仿真结果表明:电压、电流分量符合分析结果,准确度高。

750kV输电线路保护与单相重合闸动作的研究

阐述了750 kV输电线路的电容效应、互感效应以及合闸过电压的问题,指出单相接地故障时若采用三相重合闸将不可避免地产生较高过电压。指出了750 kV输电线单相重合闸的应用前提是避免并联电抗器补偿给单相重合闸可能带来的谐振过电压问题,分析并提出了并联电抗器中性点小电抗的正确取值范围。针对并联电抗与线路电容之间的电磁振荡对故障断开相恢复电压的影响,研究了单相瞬时性故障恢复电压的拍频振荡特点,并提出了750 kV输电线路的单相重合闸方案与重合过电压的抑制方法。

特高压交流输电线路单相重合闸无故障识别电压电流组合判据

为实现特高压输电线路单相重合前无故障判别,分析了不同情况下带并联电抗器的特高压线路单相故障时断开相的电压和并联电抗器电流的幅值及频率特征,提出了利用Prony算法提取断开相电压和并联电抗器电流的主要低频分量频率及幅值信息作为组合判据。结果表明:故障未消失时,断开相电压和电抗器电流无自振低频分量,仅有工频周期分量;而故障消失后,断开相电压和并联电抗器电流存在工频和自振低频2种周期分量。电抗器补偿度对断开相电压及电抗器电流的幅值影响较大,但自振低频分量频率由线路固有参数决定,因此利用电压量和电流量作为综合判据避免了以单一电气量幅值判别可靠性低的不足。通过大量的ATP仿真验证了该判据能够实现重合前无故障的可靠识别,且判据基本不受系统运行状态及故障条件的影响,有利于提高带并联电抗器线路单相重合闸的重合成功率。

1000kV特高压交流试验示范工程单相重合闸研究

对长治—南阳—荆门1000kV特高压交流试验示范工程采用单相重合闸后的潜供电流、重合闸时间、过电压等问题进行了研究。通过仿真计算得到了特高压试验示范工程潜供电流和恢复电压水平,在此基础上对重合闸时间进行了分析,提出了特高压试验示范工程单相重合闸的时间应不低于0.6s。此外对重合闸过程中的清除接地故障过电压、重合闸过电压以及中性点小电抗的过电压问题也进行了分析,操作过电压水平均在允许范围内,中性点小电抗绝缘水平也满足重合闸要求。研究结果与系统调试结果相符。

带并联电抗器的超/特高压输电线路单相自适应重合闸故障性质识别判据

针对带并联电抗器的超/特高压输电线路,提出了通过检测断开相端电压自由分量实现的单相自适应重合闸故障性质识别判据。当自由分量频率可精确计算时,该判据可直接应用于超/特高压输电线路中,且具有较高的灵敏度。若自由分量频率计算误差不超过10%,则该判据应用于超高压输电线路与自由分量频率低于45Hz的特高压输电线路中时可快速准确地判断故障性质。采用频率计算误差补偿算法后,该判据适用于所有的超/特高压输电线路,且灵敏度高,判断速度快。该判据的性能受自由分量频率估算误差的影响。大量仿真实验验证了所得出结论的正确性。

基于故障测距的单相自动重合闸永久故障电压自适应补偿判据

该文提出一种基于故障测距的单相自动重合闸永久故障电压自适应补偿判据。该判据以故障点瞬时故障电压理论值为定值,由故障测距结果求出故障点实际电压,当故障点实际电压小于定值时为永久性故障,反之为瞬时性故障;考虑了由过渡电阻引起的故障测距误差对该判据的影响,给出了一种在高阻状况下测距不可靠时的解决方法。讨论了当线路侧无PT时,通过线路CT获取判据所需线路电压的原理。仿真结果表明:该判据可以准确地区分永久性和瞬时性故障,适用于110kV-220kV线路和不带并联电抗器的330kV-500kV线路。

带并联电抗器输电线路单相自动重合闸永久故障的识别原理研究

提出了一种基于超高压输电线路并联电抗器故障相电流特性的单相自动重合闸永久故障识别方法。输电线路发生单相故障两端跳闸后,并联电抗器故障相电流流经的回路在瞬时性故障和永久性故障下明显不同,因此利用流过并联电抗器故障相的电流与中性点小电抗器的电流的幅值比就能判别瞬时性和永久性故障,有效地解决了现有自适应重合闸判据在带并联电抗器超高压输电线路上应用难的问题。EMTP 仿真结果和试验系统录波数据都证明该识别方法能准确地区分永久和瞬时故障,有很高的可靠性,可直接应用于目前微机保护装置。

安装故障限流器的输电线路潜供电弧特性与单相重合闸策略

针对安装氧化锌避雷器式故障限流器的500kV输电系统,利用电磁暂态计算程序分析了限流器旁路开关不同断开时间和不同弧道电阻对潜供电流特性的影响。基于等效阻抗网络和拉普拉斯变换方法,分析了潜供电流自然振荡频率与衰减系数的变化情况,从理论上解释了潜供电流低频分量的产生机理。提出了氧化锌避雷器式故障限流器与单相自动重合闸的时序配合策略,并进行了仿真验证。仿真结果表明,该策略可有效消除可能的潜供电流低频分量对单相自动重合闸的不利影响,既能确保自动重合闸操作的正常时序,又能兼顾故障限流器的自恢复特性。

智能型自适应单相重合闸的应用研究

根据自适应单相重合闸的电压判据在判别瞬时性故障与永久性故障时存在的缺陷 ,提出了智能型自适应单相重合闸方案 ,将人工神经网络用于其中 ,建立了一个 3层前向网络模型。利用EMTP及 MATLAB进行了大量的仿真实验 ,验证了其无论在长线路还是短线路的故障区分中都具有良好的可行性 ,克服了传统判据的缺陷。同时还提出了基于模糊神经网络的自适应单相重合闸方案 。

减小电压暂降深度及持续时间的单相重合闸时序方案

为了减轻单相重合闸重合失败时敏感负荷的电压暂降深度及持续时间,提出一种单相重合闸时序方案。当线路发生单相接地故障且两侧保护动作跳开故障相断路器,利用故障分量概念构建故障附加状态网络,在线路两端分别接入附加电源,计算敏感负荷节点的故障分量电压。依据敏感负荷节点故障分量电压幅值大小确定重合闸时序,幅值小的一侧先重合。线路先重合侧重合后,后重合侧利用线路电压幅值大小判别是否开放重合闸。PSCAD/EMTDC仿真结果表明该方法不受过渡电阻和故障位置的影响,能够改善敏感负荷的电压电能质量。

基于R-L模型的单相重合闸线路故障测距方法

基于R-L线路模型的单端阻抗测距原理简单、可靠,实际应用时为消除过渡电阻影响,需要事先已知对端系统阻抗,当对侧系统运行方式变化时,传统阻抗测距法的故障定位精度降低。针对输电线路上最常见的单相接地故障,提出利用故障后单相跳闸等待重合、线路非全相运行时的单端电气量,计算得到对侧系统零序阻抗,从而提高单相接地故障的定位精度。该方法从原理上消除了对侧系统实时参数未知对故障测距的影响,只使用本侧工频电气量,无需通信通道,原理可靠,适用于现有故障测距装置。理论分析和EMTP仿真试验表明该方法无需事先知道对侧系统运行方式,有较高的故障定位精度。

单相自动重合闸故障选相元件及MATLAB仿真研究

单相自动重合闸是保证电力系统安全稳定的重要举措,在国内外超高压/特高压电力系统中得到了广泛的应用。笔者分析了相电流突变量选相原理及在高压输电线路单相自动重合闸中的应用。用MATLAB7.0仿真了相电流差突变量选相和相电流突变量选相方法,并结合继电保护模块和单相重合闸模块进行仿真分析。结果表明,应用MATLAB对单相自动重合闸故障选相进行仿真分析可获得很好的效果,对理解单相自动重合闸的原理很有帮助。

基于功率比的带并补电抗风电送出线自适应单相重合闸策略

工程应用中,带并补电抗的风电送出线单相重合闸套用常规输电线路单相重合策略,重合前不判定故障性质,易重合失败,对所联风电场和系统造成二次冲击;现有输电线路自适应单相重合闸策略应用于风电送出线时,易受其多变运行工况的干扰。文中通过对故障相有功、无功功率比故障前后变化特性的分析,提出了一种基于功率比的带并补电抗的风电送出线自适应单相重合闸策略。理论分析及仿真验证表明,该策略能够适应风电送出线多变的工况,对送出线的故障性质做出快速、准确的判定,并且不受过渡电阻和故障位置的影响。

单相重合时序对750kV输电线路合闸过电压的影响

单相重合闸投入时序对750 kV输电线路的合闸过电压有较大影响,为此分别建立了无补偿线路和两端经并联电抗器补偿的750 kV输电线路的分布参数模型,推导出单相重合闸期间非全相运行时线路恢复电压和一侧单相重合后的稳态电压解析式,分析合闸过电压与系统容量、补偿度、线路长度等因素之间的关系,分析结果表明无论是无补偿还是经并补补偿后的线路,由大电源侧首先重合可降低单相重合过电压峰值。并据此从抑制合闸过电压角度提出了750kV输电线路的单相重合闸时序整定策略。仿真算例验证了重合时序整定策略的有效性。

半波长交流输电线路的潜供电弧特性与单相自动重合闸

阐述了半波长交流输电线路的运行特性,给出了其沿线电压、电流的分布规律。通过建立简化的输电线路电磁耦合模型,给出了理想半波长交流输电线路的潜供电流及弧道恢复电压的表达式。研究了线路传输功率、人工调谐网络、线路长度等对潜供电流与恢复电压的影响,结果表明半波长交流输电线路潜供电流与恢复电压分布规律与常规线路截然不同。提出了基于快速接地开关的沿线非均匀优化配置方案,并仿真计算了潜供电弧的燃弧时间特性,给出了半波长交流输电线路的单相自动重合闸配合时序。

基于BP神经网络的自适应单相重合闸研究

针对传统自适应重合闸存在的缺陷,提出了基于人工神经网络的自适应重合闸方法,并设计了一个3层BP神经网络,利用EMTP进行仿真计算,仿真结果表明,该网络具有较好的识别性能。

基于S变换奇异值能量熵的单相自适应重合闸故障符号识别法

将S变换、奇异值分解及信息熵理论相结合,用于带并联电抗器的超高压长输电线路瞬时性与永久性故障的识别中。首先直接对故障相电压作S变换求模时频矩阵,然后对该矩阵进行奇异值分解,量化其特征差异,再利用信息熵理论对奇异值求其能量熵,从统计的角度给出系统的奇异值能量熵,最后用简单的符号识别法进行故障的分类。仿真结果表明,其该方法准确率高、稳定性好。

特高压输电线路单相自动重合闸过电压的仿真研究

单相自动重合闸与系统过电压之间有着密切的关系。本文首先从理论上推导了在不投入并联电抗器的情况下,特高压线路的工频电压升高;随后用PSCAD仿真软件对单相自动重合闸过电压进行仿真,在双端电源与长线相连情况下,分析并联电抗器运行方式和安装避雷器对工频电压升高的抑制作用。从推导分析中得到了特高压线路的工频过电压特性,提出了避雷器的最佳安装位置及对过电压的影响。

基于小波包能量熵判别的高压输电线路单相自适应重合闸

提出了利用小波包能量熵来判别故障性质的单相自适应重合闸新方法。介绍了小波包能量熵的概念,引入能量修正因子对能量熵定义进行了改进,以获得更高的判别灵敏度。分析对比了2种故障相电压的特点,从原理上揭示了在二次电弧能量较大的频段,2种电压信号能量时间分布明显不同;计算表明2种故障情况下低频节点熵值M3.0比较接近,而在高频段节点处瞬时性故障的熵值要大得多。最后,提出利用高频节点特征频带的熵值均值作为判别指标。理论分析和基于EMTP/Matlab仿真结果表明:该故障判别方法能快速准确地识别故障性质,且灵敏度不受系统运行方式、过渡电阻、故障位置和振荡电压幅值等因素的影响,对二次电弧模型精度要求也不高,具有较好的适应性。

基于电弧小波谱能量分析的输电线路单相自适应重合闸

提出一种基于小波谱能量分析的输电线路单相自适应重合闸方案。该方案在建立瞬时故障的一、二次电弧模型的基础上,利用DB6离散小波对故障相母线电压信号进行多尺度分析,并计算其高频分量在特定时间窗内的谱能量。瞬时故障时,谱能量较大,且在断路器跳开后的6个周期内均超过设定的门槛值,而永久故障时却不能满足上述条件。这一特征被用作故障识别的判据。仿真结果证实了本文所提方案的正确性。