采样值差动保护安全性及灵敏度的研究

对采用模值和制动方式的采样值差动保护的安全性及灵敏度进行研究。从相量值差动保护区内故障的最严酷条件出发,对采样值差动保护的差流门槛值和比率制动系数的灵敏度进行了分析,得出采样值差动保护在区外故障时可靠不动、区内故障时可靠动作,输入信号量在半个工频周期内满足动作判据的角度范围是90°～121°。建立了变压器匝间故障的简化仿真模型,针对变压器空投、轻微故障和区外故障工况,对采样值差动保护进行了仿真分析,验证了上述结论。所确定的S值,既能保证变压器空载合闸时保护的安全性,也能保证空投于变压器内部匝间故障时,保护有较高的灵敏度。

基于采样值差动的励磁涌流鉴别方法

针对目前微机变压器保护中普遍采用的利用 2次谐波和间断角原理识别变压器励磁涌流的缺陷 ,提出利用采样值差动鉴别励磁涌流、分相制动的新原理。动模实验表明 :该原理可较好地解决传统制动原理动作速度慢 ,受系统谐波影响大 ,对对称性励磁涌流鉴别困难等不利因素 ,且具有良好的可靠性。

基于相关度的发电机采样值差动保护

提出利用发电机机端和中性点侧电流的采样值波形的相关度来区分内部相间故障和外部故障。分析了数据窗的长度 ,两侧电流的幅值、相位 ,以及采样的同步对相关度的影响。利用短数据窗来连续计算相关度 ,并根据多点相关度的情况可以清楚地区分内部相间和外部故障。提出了基于相关度的发电机采样值完全纵差保护新判据 ,理论分析和仿真验证了该判据能够快速、可靠地切除内部故障 ;外部故障时 ,即使电流互感器严重饱和也不会误动。基于这种方法的判据能够在小于1/ 4周期内可靠动作 。

自适应采样值差动在变压器保护中的应用

在简要介绍基于采样值差动的变压器保护的基础上 ,重点分析了采样值差动的灵敏度和可靠性问题 ,并提出了自适应的采样值差动保护。动模实验数据表明 ,自适应采样值差动可有效地将变压器制动特性与励磁涌流的鉴别结合起来 ,并具有较高的灵敏度。

基于电流有效值的静止变频器本体差动保护新方法

静止变频器(SFC)是大型抽水蓄能机组水泵工况下启动的重要设备。鉴于目前SFC本体差动保护的不足,提出了一种新的保护方法——幅值差动保护。SFC的网桥侧电流为工频电流,机桥侧电流为变频电流,难以直接进行常规差动电流计算。基于静止变频器的基本原理,尽管电流经过SFC后频率发生变化,但其有效值是不变的,故可利用机、网两侧电流幅值构成差动保护方案。首先通过判断过零点的方式确定变频电流的周期,然后确定电流的有效值,最后提出幅值差动保护方法。在Matlab/Simulink中搭建了抽水蓄能机组静止变频启动模型。仿真结果验证了幅值差动保护具有良好的选择性和速动性。

基于多尺度B样条小波的发电机采样值差动保护

研究表明 ,发电机内部故障后将产生大量高次谐波电流分量 ,可被用做继电保护的动作参量。在此基础上 ,文中提出一种发电机采样值差动保护的新方法 ,即通过多尺度 B样条小波对暂态电流进行分解和重构 ,得到相应的暂态电流分量 ,以此判别发电机故障。仿真研究结果表明 ,新方法具有更高的灵敏度和较强的抗电流互感器饱和能力。

采样值差动在线路差动保护中的应用

在简要介绍基于采样值的线路差动保护的基础上,结合具体案例重点分析了采样值差动在线路保护中的2个重要作用:一是解决传统变电站中的电流互感器饱和问题;二是提高数字化变电站中抗异常数据的能力。采样值差动保护的引入可以同时解决这2个问题,从而使传统变电站和数字化变电站的线路差动保护得到有机统一。

变压器采样值差动保护误动分析及改进

结合一次220kV主变空投时采样值差动保护误动的案例,对变压器采样值差动保护误动的原因进行了详细分析,提出了一种新的改进方法。通过对现场录波数据进行分析,发现励磁涌流间断角消失是导致采样值差动保护误动的主要原因。新方法一方面通过对差动电流进行差分算法,可以部分恢复间断角,消除了CT饱和引起的反向电流的影响;另一方面,通过对采样值差动启动定值进行合理的选取,在不降低灵敏度的前提下,可以有效防止误动。大量的动模试验和现场应用表明,该改进方法能有效提高采样值差动保护抗励磁涌流的能力。

基于电流突变量的采样值差动保护研究

电流纵联差动保护作为线路、变压器、母线等设备的主保护,保护动作的快速准确至关重要,与传统向量差动保护相比,采样值差动保护快速性有了很大提升。本文引入突变量电流算法,结合采样值差动保护的优点,构造了电流突变量采样值差动保护判据,并分析了R/S取值。最后应用MATLAB,以线路末端发生两相短路为例,对三种差动保护作区内故障仿真,并对仿真结果作了分析。

基于故障分量的采样值相关差动母线保护

针对采样值差动保护动作边界不易确定并易受干扰的问题,提出一种基于故障分量的采样值相关差动母线保护新方法,利用母线区内、外故障时故障分量差电流和制动电流的相关度大小和分布规律来识别故障。该方法采用短数据窗连续计算相关度,计算结果为采样值积分归一化值,对不良数据和电流互感器饱和有较强的抵御能力,动作边界确定,定值整定简单。动模试验结果表明:该方法能够快速、可靠地切除母线故障,具有较好的保护性能和一定的实用价值。

基于前置数学形态滤波器的采样值差动方案

将数学形态学分析引入电力系统继电保护领域,利用数学形态学中的开闭运算分析设计的滤波算法能有效地滤除高压电网和变电站内可能产生的包括脉冲干扰在内的各种噪声,从而较好地保持信号的几何特征。基于该方法计算简单、易于并行实现,且对波形有良好的平滑作用,提出了一种前置数学形态滤波器的采样值差动算法。该算法能在保证可靠的前提下大大地提高保护的速度。

基于采样值差动判据的智能差动保护

传统变电站自动化系统的防越级跳闸的解决方案都存在着各自的缺陷,不能够完美地解决煤矿电网越级跳闸问题,必须考虑新的保护原理,智能变电站为这一问题的解决带来了新的契机。文章基于智能化变电站全站信息共享的特点,提出了基于采样值差动判据的智能差动保护。

基于电子式电流互感器的采样值差动保护研究

采样值差动保护原理的保护装置可以直接利用电子式电流互感器的数字化输出的采样数据,加快保护出口跳闸,简化保护配置。采样值电流差动保护优于传统电流差动保护制动效果的条件是:必须在半个周期中有大于1/4周波的角度范围满足动作判别方程,即S>N/4。电子式电流互感器采样频率会影响采样值差动保护动作,采样频率越高,在复平面上采样值差动保护动作的模糊区就越小,保护装置的动作可靠性就越高。

计及谐波频率特征的含风电配电网充分式电流幅值差动保护

风电接入配电网给传统的配电网保护方案带来挑战。考虑到配电网结构的改变和通信条件的相对落后,提取了绝大多数故障电流幅值的普遍特征,提出充分式电流幅值差动保护思想。以双馈式感应风力发电机为风电接入配电网的代表形式,分析其在低电压穿越控制方式下的短路电流谐波频率特性;提出频谱指标的概念表示谐波分量的占比大小,衡量故障时风机侧与大系统侧电流谐波频率特征的差异,基于此提出计及频谱指标的充分式电流幅值差动保护判据,对充分式保护方案进行补充。改进的保护方案更加充分地利用故障电流幅值和谐波频率信息,提高了保护的灵敏性和可靠性。最后,基于MATLAB/Simulink进行仿真,验证了该保护方案的合理性。

有源配电网含不可测分支线路新型电流幅值差动保护判据

电流幅值差动保护的动作性能受不可测分支等实际工程因素的影响。为此,着重分析了有源配电网中含不可测分支线路两侧电流的幅值之差在正常运行以及区内、区外不同故障场景下的特征。在此基础上,利用故障前后被保护线路两侧电流正序分量的幅值之差,分别构成制动量和动作量,提出一种新型电流幅值差动保护判据。仿真结果表明,所提判据能适应不同的不可测分支接入容量。

计及不可测分支负荷电源助增效应的有源配网幅值差动保护新判据

电流相量差动保护是性能最为优良的保护判据。但是,在配网中应用时,由于条件所限,一般很难保证线路两侧电流测量的同步性。幅值差动保护通过挖掘传统差动保护中幅值蕴含的故障信息,在配网中可最大化地提升保护性能。然而,当不可测分支为以感应电机为主的大容量负荷时,现有的幅值差动保护判据难以同时满足保护的安全性和灵敏性。为解决以上难题,分析了感应电机的故障电源效应,从机理上揭示了含感应电机型不可测分支的线路故障前后两侧电流幅值的变化规律。在此基础上,提出一种新型幅值差动保护判据:利用故障前后线路两侧电流幅值之差,分别构成制动量和动作量,并且制定了自适应动作特性曲线,解决了由于感应电机反充电流造成的区内高阻故障和区外严重故障的辨识困难问题。仿真结果表明,该判据可有效规避感应电机接入线路导致保护误动的风险,并且在此前提下,具有保护区内全线100Ω的耐受过渡电阻能力。

双馈风场进线对220 kV母线采样值差动保护的影响

由于采样值差动保护具有计算速度快、易考虑CT饱和等优点而被普遍应用于当前的母线保护装置中。然而暂态特性不同于传统火电机组的双馈风电机组大量接入电力系统,这会给现有的继电保护带来严重的挑战。以双馈风电场远距离接入220 kV电压等级变电站母线为例,在RTDS仿真平台上研究双馈风场进线对母线采样值差动保护的影响。结果表明,在母线区内故障时风场侧支路提供的短路电流存在弱馈、高谐波及频率偏移等特点。与此同时,计及CT饱和、双馈机组本身的无功优化控制策略等因素影响,使得该短路电流的复杂性更加突显,进而造成传统母线釆样值差动保护动作有延迟。为此,提出了一种自适应变数据窗的釆样值差动保护判据,并通过RTDS仿真平台验证了该方法行之有效。

含DG配网充分式优选制综合电流幅值差动保护

为减轻对配网通信同步的依赖、增强配网保护经济性,提出'充分式'电流幅值差动保护思想。综合利用多类电流幅值信息包括全电流、序电流、电流幅值变化量等构造优选制综合电流比幅判据。通过分析系统内角差、分布式电源(distributed generation, DG)端电压降、过渡电阻、故障类别等因素对判据的灵敏性的影响,发现综合判据比单一使用全电流判据具有更好的耐DG端压降能力和抗过渡电阻能力,对于对称故障具有较好的自适应性。通过仿真验证综合判据的有效性。

光伏场站送出线路采样值差动保护的谐波影响分析及改进

光伏场站通过逆变器并网,受逆变器控制策略影响,当送出线路故障时光伏场站提供的短路电流中谐波含量明显高于系统侧,其中又以3次谐波含量最高。通过对场站侧短路电流中含有3次谐波、系统侧短路电流不含3次谐波的模型进行定量分析,发现3次谐波对送出线路的采样值差动保护产生了极为不利的影响,导致采样值差动保护的固有模糊区显著增大,从而引起采样值差动保护应用于光伏场站送出线路时性能下降,甚至会出现区外故障误动、区内故障灵敏度下降的严重问题。针对该问题,提出一种改进保护方案,仍以采样值差动判据为主判据,仅在采样值差动判据的模糊区投入基于斯皮尔曼等级相关系数判据作为辅助判据。通过在PSCAD中搭建典型的光伏场站送出线路模型,验证了所提改进保护方案的有效性。

基于采样值差动原理的变压器差动速断保护抗饱和优化措施

差动速断保护作为比率差动保护的补充,在变压器发生严重区内故障时可以快速切除故障,但CT(电流互感器)饱和可能引起差动速断保护误动。为此,结合一起由于CT饱和导致的差动速断保护误动案例,对保护动作原因、CT饱和原因及电流波形特征进行分析,提出了一种基于采样值差动原理的差动速断保护抗饱和优化措施。仿真测试和波形回放等试验结果表明,优化后的差动速断保护抗饱和性能明显提高,并且速断的动作特性在金属性故障、转换性故障、永久性故障等情况下均不受影响。