利用单端电流的同杆双回线准确故障定位研究

基于线路分布参数模型,提出了一种利用单端工频电流量的同杆双回线准确测距算法:通过同杆双回线解耦可以得到同向和反向分量,其中反向分量与系统参数无关,并且反向各序电流分布系数是只包含故障距离x的函数。再根据不同故障的反序电流、电压边界条件,可以给出各种双回线接地故障(单线三相故障和同名跨线故障除外)的测距算法。该算法原理上不受过渡电阻、系统阻抗、分布电容的影响。并且由于算法只利用电流量,从而不受电压互感器传变特性的影响。并从理论上证明了测距精度不受电流互感器特性的影响。测距方程求解不存在伪根,具有唯一解。仿真计算结果表明,该算法具有较高的测距精度,最大测距误差仅为0.15%,理论上能够满足高压和超高压输电线路的测距要求。

利用单端电流的高压直流输电线路全线速动保护

针对传统直流输电线路单端量保护可靠性差、灵敏度不足的问题,提出一种仅利用单端电流实现直流输电线路全线速动的保护原理。通过对换流站的平波电抗器和直流滤波器所构成电网络的阻抗特性分析发现,对于特定频带而言,区内、外故障时它们所表现出的阻抗特性差异巨大,进而得出区内、外故障时特定频带电流差异显著。该方法对采样频率的要求低,而且具有绝对的选择性,易于硬件实现,可靠性高,具有较大的工程实用价值,可取代现有的行波保护作为直流输电线路的主保护。仿真结果表明,在各种工况下,该原理都可以实现故障极选择,并能快速、灵敏、可靠地区分区内、外故障。

基于单端电流的双回线时域故障定位方法

提出一种用单端电流实现双回线故障定位的时域方法。双回线能够分解为同向网和环流网,由于环流网是故障分量网络,且两端母线处电压为零,所以在环流网中,用单端电流量只能真实地计算出本端到故障点间的沿线电压分布和电流分布,而用某点的计算电压分布作为激励,并考虑到对端电压恒为零的条件,可以算出该点对对端线路的注入电流。在已知线路任意点的左右侧注入电流的情况下,可以根据故障点边界条件搜索出故障点。仿真结果证明了该方法的准确性和有效性。

基于形态学的贯通式同相AT牵引供电系统牵引网单端电流方向暂态保护

针对贯通式同相自耦变压器(AT)牵引供电系统牵引网边界对高频暂态量有较强的衰减作用,提出一种基于形态学的贯通式同相AT牵引供电系统牵引网单端电流方向暂态保护方法。采用多分辨形态梯度处理保护安装处检测到的故障暂态电流,得到其线模分量波形突变点的极性,由此构成方向起动元件。若极性为负,判定为本侧区外故障,保护不动作。若极性为正,则需进一步对故障电流线模分量进行形态谱运算,并将归一化后的形态谱变换到频域,比较频域下形态谱值与阈值的大小判断是区内或对侧区外故障。利用PSCAD仿真平台对贯通式同相AT牵引供电系统进行建模,针对不同故障条件进行大量仿真,仿真结果验证了保护方法的有效性。

利用零模电流的VSC-HVDC输电线路单端量保护原理研究

电压源换流器型直流输电(Voltage Source Converter HVDC,VSC-HVDC)控制系统复杂,故障承受能力差,研究适用于VSC-HVDC系统的高性能保护十分必要。分析了三相两电平VSC-HVDC系统的结构特性及VSC-HVDC系统的零模网络,并在此基础上提出了一种单端电气量保护。该方法仅需单端电流量,对直流线路一端正负极电流之和进行积分得到零模电流,根据零模电流的幅值大小可以判断出区内单极故障,适用于正负极对称运行的三相两电平VSC-HVDC系统。算法简单可行,在时域进行,计算量小,对采样率要求低。利用PSCAD搭建VSC-HVDC系统进行仿真,仿真结果表明,该原理能够快速可靠地动作区内单极故障。

基于单端暂态电流的MMC-HVDC输电线路保护方案研究

高效可靠的直流线路保护是模块化多电平换流器高压直流输电(high voltage direct current transmission based on modular multilevel converter,MMC-HVDC)系统安全经济运行的重要保证。为了快速检测直流输电线路故障并识别故障类型,该文提出一种基于单端暂态电流的MMC-HVDC直流输电线路保护方案。当直流输电线路发生故障时,线路保护安装处电流频率成分丰富,基于经验模态分解的时频局部化特性,利用固有模态能量熵评估电流能量在频域分布的离散度,构建直流侧故障判据,以区分交流侧和直流侧故障。直流线路电流在直流线路双极短路、单极接地和断线故障时分别对应上升、平稳和下降趋势,利用滑动平均滤波提取电流变化趋势,构造了故障类型识别判据。RTDS仿真结果表明,该方案在不同故障位置和过渡电阻下均能够快速可靠地检测直流线路故障并准确识别故障类型。

利用高低频电流幅值比的VSC-HVDC输电线路全线速动保护新原理

VSC-HVDC(voltage source converter HVDC)控制系统复杂,故障承受能力差,研究适用于VSC-HVDC系统的高性能保护十分必要。对VSC-HVDC直流输电系统结构及边界特性的分析发现,输电线路两侧的大电容,因其对高频信号呈现低阻抗的特性,使得输电线路区内、外故障时,直流线路两端保护安装处感受到的电流信号频率成分存在差异。利用此特点,提出一种仅利用单端电流量的VSC-HVDC输电线路全线速动保护新原理,该原理采用高、低频电流的幅值比来区分直流线路的区内、外故障,该比值在区外故障时小,区内故障时大。本原理能够实现区内、外故障的判别,对采样频率要求不高,动作速度快,受过渡电阻影响小。利用PSCAD进行故障分析,大量仿真结果表明,该原理能可靠区分直流输电线路的区内、外故障。

基于电流动态偏差值的MMC-MTDC直流侧故障识别

为了快速可靠识别基于模块化多电平换流器MMC(modular multilevel converter)的多端柔性直流MTDC(multi-terminal direct current)输电系统直流侧故障,提出了一种基于单端单极电流的柔性直流电网故障识别方案。该方案通过对电流动态偏差值极值的检测与电流累差值的计算实现直流线路故障快速定位,采用母线短时能量保护区分直流母线故障和线路故障,并根据所提保护方案设计了一套故障检测和识别单元。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建仿真模型,通过仿真算例验证了该保护方案能在各种情况下快速、可靠地识别故障,无需双端数据通信,无需复杂数据分析与处理,满足多端柔性直流输电系统对保护的要求。

±800kV特高压直流输电线路单端电气量暂态保护

中国能源分布与消费不平衡状况决定了能源必须在全国范围内优化配置,建设特高压直流电网可实现电能在区域内的大规模输送。本文利用直流输电线路两端的边界元件对高频信号的阻滞作用构成了特高压直流输电线路单端电气量暂态保护方法。该方法采用单端信息,动作更迅速。通过仿真验证,保护均能正确动作且耐过渡电阻能力强。

基于电流模量分析的MMC-MTDC系统直流输电线路故障识别

直流线路故障的快速、可靠识别是基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的柔性多端直流输电(multi-terminal direct current,MTDC)系统发展的关键技术之一。通过分析柔性多端直流系统线路故障后电流的暂态特征,提出了一套基于单端电流模量分析的MMC-MTDC系统直流线路故障识别方案。该方案通过对电流一模故障分量动态偏差值极值极性与大小的检测实现了直流线路故障快速定位,并利用故障后电流零模故障分量的差异,从而实现了对故障极的快速判别。在PSCAD仿真平台上搭建了双极四端MMC型柔性直流电网的模型,通过仿真算例验证了该保护在不同故障位置和过渡电阻下均能快速、可靠地检测到直流线路故障并且准确识别故障极。

矿井配电网输电线路故障测距方法的研究

针对矿井配电网处于供电网的末端,又是单端供电,中性点不接地或通过消弧线圈接地的特点,提出了使用单端电流行波法实现矿井供电线路单相故障点定位的方法.通过对矿井供电网故障行波的特征进行的深入分析和选择合适的小波函数,将小波分量的模极大值出现时间确定为电流行波脉冲的到达时刻,根据不同尺度下小波变换的模极大值的大小及极性可以识别被检测信号的性质,实现故障点的准确定位.大量实验数据和仿真结果表明了该小波分析的有效性并得出了小波神经网络可以提高测距法测距精度和可靠性的结论.

基于边界特征的高压直流输电长线路故障判别方法

分析了高压直流输电长线路的高频信号衰减作用对目前基于线路边界保护原理的影响。研究了边界的频率特性以及平波电抗器对电流变化率的抑制作用,进而提出了由单端特征频率电流构造的直流线路故障判别方法。在所提出的直流保护方案中,使用特征谐波电流幅值构造启动判据,同时使用特征谐波电流变化量构造保护判据,算法简便且更加充分地利用了基于线路边界的暂态特征。在PSCAD/EMTDC中搭建了双极24脉动直流输电系统模型并进行了仿真分析。结果表明,该判据能准确地区分区内外故障并进行故障选极,受过渡电阻和长线路的影响很小,可以实现全线速动。