新能源场站高比例接入下主流类型工频量距离保护比对

新能源场站高比例接入电网后,已有广泛应用的工频量距离保护判据存在无法准确识别电网故障的问题。文章着重从装置中保护判据与工频量提取算法入手,对比分析新能源场站高比例接入场景下不同类型距离保护算法的适应性。针对保护判据,对比分析了方向圆、多边形、比相式以及工频变化量距离保护各自的适应性,明确了能够较好适用于新能源场站高比例接入的距离保护判据。针对工频量提取算法,探究了不同类型新能源场站所提供短路电流中非周期谐波量的变化特性,进一步推导了受谐波量影响的傅里叶算法对工频量提取产生的计算误差,确定了影响工频量提取精度的关键谐波分量。

基于工频量极性比较的高压输电线路超高速方向元件

为解决现有方向元件动作速度和可靠性之间矛盾,提出一种基于工频量极性比较的方向元件。该元件通过小波变换提取故障前电压和故障电流的工频成分,利用两者之间的夹角表征极性关系,进而确定故障方向。该方向元件选用故障前的电压量判断故障方向,有效避免了电容式电压互感器(capacitor volatge transformer,CVT)暂态特性和小故障初始角对方向元件的影响。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,该元件能够快速可靠地确定故障方向,其性能不受故障初始角、过渡电阻、故障位置、故障类型、噪声、CVT传变特性和负荷状态的影响。

快速工频量高频方向保护的新方案

本文针对相电压补偿式方向元件的不足 ,提出了两种新型的方向元件——负序电压补偿式方向元件和相电压故障分量补偿式方向元件 ,通过大量的 EMTP仿真验证了其优良性能 ,并在此基础上 ,提出了实现快速工频量高频方向保护的新方案 ,即 :对于各种不对称故障采用负序电压补偿式方向元件 ,对于三相故障采用相电压故障分量补偿式方向元件 ,对于非全相状态下的故障采用相电压补偿式方向元件。

工频量快速测量方法的研究

工频量测量最基本的方法始于电工学的原始定义，属于整周分析。但是在特殊场合需要快速测量，本文在分析现有算法优缺点的基础上提出了一种F2010计算方法，并作了算法验证。该算法对输配电设备的差动保护有明显的工程意义。

工频量双端测距综述

对于工频量双端测距,影响其精度的因素很多。简要介绍了目前基于双端工频量测距的主要计算方法,分析了算法的基本原理和将其应用于实际系统时的局限性。作者认为:只有在算法中统一考虑两端数据可能不同步、系统参数不能够准确得知、三相线路不换位或者不完全换位以及线路上可能存在补偿装置等情况,并在提取工频量时要能够消除非周期分量及其他各次谐波的影响,才可能使得测距结果达到满意的精度。

环网中输电线路故障测距的单端工频量方法

利用单端工频量定位输电线路短路点的测距算法，常规基于双电源线路模型，这些算法不适合环网中输电线路故障测距。以实际课题为背景，介绍了利用单侧故障分量定位环网中输电线路故障的新方法，其特点为：（１）不必区分短路类型和选相；（２）原理上，测距精度不受负荷电流、故障线路对侧系统阻抗变化和过渡电阻大小等众多因素影响；（３）线路模型采用ＲＬＣ全分布参数线路模型，方法仍适于长线路。故障测距数字仿真表明，方法有效。

基于ATT7022E工频量测量方法研究

针对继电保护数据需要满足快速性和准确性的要求,文中采用基于IIR低通滤波器有效值快速计算的方法来提高ATT7022E工频量测量的快速性,采用读取芯片有效值寄存器来满足上位机监控对测量值准确性的要求,将两者相结合来达到继电保护对快速性和准确性的要求。根据工频电参量特点推导出对一个电流采样值的平方进行低通滤波,然后进行开方即可得到电流有效值。其只需要一个采样值即可得到电流有效值,具有计算简单、快速性好的优点。在LPC1778进行实验验证,结果表明,前者快速性提高了近十倍,后者准确性更高,两种方法相结合能满足多数实际应用中对快速性和准确性的要求。

输电线路故障测距单侧工频量方法新解析(Ⅱ)—评价与仿真

对所提出的故障测距单端工频量方法进行了简要的评述。理论分析和大量数字仿真试验表明 ,新方法测距精度不受故障线路对端系统助增电流以及线路分布电容的影响。建议在输电线路两侧分别应用该测距方法 ,即可将远端系统运行阻抗变化对测距精度的影响程度降到最低程度。文中同时指出DjurcMB等学者提出的仅利用电流向量的故障测距算法既不合适亦不合用。本文方法作为综合测距应用软件的一部分内容 ,业已应用于昆明供电局实际电网。

输电线路故障测距单侧工频量方法新解析

提出了利用输电线路的单侧电压和电流数据对高压输电线路进行故障定位的新方法 ,研究的线路包括 :双侧电源线路和环网中运行的输电线路。同时亦提出了利用电流故障分量进行短路类型区分的新方法。文中给出了算法的详细推导过程 ,检查测距算法时 ,先利用故障分析程序产生的数据 。

输电线路工频量参数测试方法综述

在阐述国内外输电线路工频量参数的测量研究现状以及测试技术发展历程的基础上,综述了目前国内外输电线路工频量参数测试的主要方法,包括基于变频原理的线路参数测试、基于同步相量测量的线路参数在线计算、基于GPS的互感线路零序参数带电测量、非全相运行情况下的参数在线估计等等,并分析了各种方法的基本原理、适用范围及其优缺点,对各种参数测试方法的应用前景作出了初步的评价。

全功率型逆变电源侧工频变化量距离保护性能下降机理分析

受逆变型分布式电源(IIDG)系统内阻抗不稳定的影响,工频变化量距离保护在全功率型逆变电源侧存在拒动风险,但现有理论未能从机理方面明确指出造成内阻抗不稳定的具体因素,难以提出针对性的保护改进方案。为了深入探究IIDG侧工频变化量距离保护性能急剧下降的机理,基于阻抗平面法分析指出,在全功率型逆变电源控制策略的作用下,IIDG侧正序电流增量表现为相位、幅值受控的独立变量,其与过渡电阻共同构成的附加阻抗大小随故障工况变化且矢量方向发生不确定性偏转,导致保护正确动作可行域不明晰,在传统阻抗继电器整定判据下保护可靠性严重劣化。在此基础上,进一步研究了主流的PQ控制及低电压穿越控制策略对该保护动作安全性和耐受过渡电阻能力的影响。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了理论分析的正确性,为工频变化量距离保护在IIDG并网工况下故障响应能力的恢复提供了有益的理论参考。

电压回路接线错误导致工频变化量阻抗保护误动作分析

针对一起线路区外故障工频变化量阻抗保护误动作事件,对保护误动作原因进行分析。经过现场检查,发现线路保护电压N600回路误串入开口三角电压回路,导致工频变化量阻抗保护误动。从工频变化量阻抗保护原理出发,针对线路区内、区外及反向故障三种不同情况,利用故障电位图分析电压回路接线错误对工频变化量阻抗保护的影响,并给出有效的预控措施。

基于改进傅里叶算法的工频电气量的提取方法

提出了一种能滤除衰减直流分量影响的改进傅里叶算法.该算法利用正弦函数相隔半个周期的采样数据相加为零的原理,得到一个关于衰减直流分量的数学表达式,进而计算衰减直流分量的数值.仿真结果显示,该算法具有较好的精确性,其输出结果能够准确反应短路电流中的工频值.

直流馈入下的工频变化量方向纵联保护动作特性分析 (一)直流系统等值工频变化量阻抗模型

直流馈入将造成交流电网工频变化量方向保护动作特性发生变化。结合交直流互联电网相互作用机理,针对工频变化量方向保护原理的分析特点,建立了适用于工频变化量方向保护动作特性分析的直流系统等值工频变化量阻抗模型,并在不同短路容量及故障条件下,对其特性进行了理论分析。基于PSCAD/EMTDC对各种直流换相失败进行仿真,验证了所建模型的有效性和准确性。该模型为进一步分析直流馈入下的工频变化量方向保护动作特性提供了依据。

直流馈入下的工频变化量方向纵联保护动作特性分析(二)故障线路的方向保护

基于不同换相失败情况下的直流系统等值工频变化量阻抗特性,结合工频变化量方向保护原理,分析了不同输电线路故障时,直流换相失败对故障线路工频变化量方向元件产生影响的机理,并对各种情况下导致故障线路工频变化量方向纵联保护拒动的条件进行了深入分析。基于PSCAD/EMTDC的仿真验证了理论分析的正确性。

交直流混联电网工频变化量距离保护动作特性分析

分析了交直流混联电网中工频变化量距离保护的动作特性。换流站附近交流线路发生故障时,由于控制系统的快速调节,直流侧对外表现为弱电源系统,具有弱馈的特点。工频变化量距离保护的动作范围与系统等值阻抗和整定阻抗之比有关,该比值越大,保护动作范围就越小。因此,直流系统的存在会造成工频变化量距离保护动作范围大幅缩小甚至没有保护范围。最后,以实时数字仿真器试验数据验证了理论分析的正确性。

工频变化量距离元件特性的研究

对采取固定门槛的工频变化量距离元件的特性进行了研究,得出其保护范围随系统阻抗、负荷、可靠系数的增大而减小的结论,并指出工频变化量距离保护与自适应电流速断保护在形式上是相似的,将自适应电流速断保护判据中的短路电流置换为故障分量电流,就得到了工频变化量距离保护的判据。在分析衰减直流分量对全周傅氏算法、半周傅氏算法及R-L模型算法影响的基础上,得出R-L模型算法受衰减直流分量影响最小的结论。EMTP实际仿真数据验证了该分析的正确性。

直流馈入下的工频变化量方向纵联保护动作特性分析(三)非故障线路的方向保护

基于各种换相失败情况下的直流系统等值工频变化量阻抗特性,对非故障线路的工频变化量方向元件动作特性进行了理论研究,分析了直流换相失败暂态过程造成非故障线路方向元件所感受到的暂态功率方向突变的问题;在此基础上结合方向纵联保护不同的动作逻辑,对直流换相失败暂态过程引起非故障线路方向纵联保护误动情况进行了分析;基于PSCAD/EMTDC的仿真验证了理论分析的正确性。

基于工频突变量阻抗测量的新型孤岛检测方法

为了能够对新能源场站集中式接入的情况进行有效的孤岛检测,提出一种基于工频突变量阻抗测量的新型孤岛检测方法。新方法利用孤岛发生瞬间的工频突变量电流和工频突变量电压求取工频突变量阻抗,根据其大小进行孤岛检测,并通过辅助判据有效避免误判的情况。仿真结果表明,新方法能够在孤岛发生后2个周期内迅速检测出孤岛,且不存在检测盲区,当系统发生短路故障或负荷波动等扰动时,新方法不会发生误判,具有较高的可靠性。另外,新方法是一种被动式孤岛检测法,不影响正常运行时的电能质量。

关于工频变化量距离保护可靠性的研究

在实际工作中,工频变化量距离保护继电器的动作特性会受到保护线路的影响。从工频变化量保护的基本特性出发,具体分析了以下两种情况:当保护背后线路含等效容性阻抗元件时,影响系统的测量阻抗,使得保护距离缩短,导致工频变化量继电器的误动作;当线路发生短路故障时,因限流器投入系统而增加的额外阻抗值不仅会影响到工频变化量继电器的测量阻抗值,也会影响到继电器的固有特性,从而导致继电器的误动作。并提出了通过改变整定值的方法来解决误动的方案。