基于自定义电流突变量的高压直流输电线路纵联保护原理

直流线路保护是直流输电技术发展的关键问题,其主要技术难点在于快速可靠地识别线路故障。电流差动保护受分布电容电流影响明显,需要延时、动作速度慢;而现有的其他纵联保护在对边界元件的依赖程度、过渡电阻耐受能力和抗干扰能力上仍有提高空间。针对上述问题,分析了高压直流输电线路电流突变量的故障暂态特征,并定义了一个新的电流突变量概念,利用自定义电流突变量的极性特征识别区内外故障;在此基础上,提出了一种基于自定义电流突变量的高压直流输电线路纵联保护方案。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真模型对所提保护方案进行了仿真验证。仿真验证表明,所提保护无需延时即可正确识别区内外故障,还带有故障选极的效果,且不依赖于边界元件,过渡电阻耐受能力高、抗干扰能力强,具有较高的灵敏性和可靠性。

考虑电流突变信息的配电线路短路故障快速定位方法

在电力配电系统中,线路短路故障可能会导致供电中断、设备损坏甚至火灾等严重后果,因此快速定位和修复短路故障对于保障供电可靠性至关重要。为此提出考虑电流突变信息的配电线路短路故障快速定位方法。首先在配电线路中安装电流传感器,采集线路短路故障电流信息,并进行预处理。然后采用小波变换提取短路故障电流信息特征值。最后根据提取的短路故障电流特征,利用相电流比幅法快速确定配电线路短路故障的位置。实验结果表明,该方法能够高效、精确地完成配电线路短路故障定位,具有显著的实际应用前景。

适用于交直流混联系统的改进型电流突变量选相元件

受故障期间直流侧系统等效正负序阻抗不相等特性的影响,应用于受端交流线路的传统电流突变量选相元件存在适应性问题。对传统电流突变量选相元件在交直流混联系统中误选相的问题进行深入分析,提出一种改进型电流突变量选相元件。通过电流补偿的方法对传统相电流突变量进行改进,利用改进后的相电流突变量构建选相系数,根据选相系数的幅值关系进行故障选相,从原理上弥补直流侧等效正负序阻抗不相等的影响。仿真结果表明,该选相方法能够在受端交流线路故障期间快速准确地选出故障相,并具有较好的抗过渡电阻性能。

1000kV高抗保护零序电流突变量越限的原因分析及处理

针对某1000 kV变电站发生的一起由零序电流突变量越限引起的高抗保护运行异常告警动作事件,结合保护装置告警报告、装置录波和装置原理对高抗保护装置运行异常行为进行分析,确定保护启动和告警原因,并通过实验方法找出由绝缘损坏导致的二次回路接地点,有效制止了故障的发展,避免了跳闸事件的发生。

考虑相电流突变量的配网自动化系统中单相接地故障区段定位方法

为实现对配网自动化系统中单相接地故障区段的准确定位,在考虑相电流突变量的前提条件下,开展对定位方法的设计研究。提取并处理相电流突变量,根据启动判据,启动区段定位装置,计算单相接地故障相关系数,实现区段定位。通过实例,从稳态判据计算和突变方向2个方面验证新定位方法定位结果的准确性,证明该方法具备应用可行性。

基于电压和电流突变量的高压直流输电线路保护原理

在对高压直流输电线路区内、外故障和雷击等暂态过程研究的基础上,提出了一种基于电压、电流突变量变化特征的高压直流输电线路主保护原理。该原理对两极线路同侧保护安装处测得的电压突变量幅值的比值设定阈值,选出故障极;利用故障线路两端电流突变量的极性在线路保护区内故障时相异、在区外故障时相同,区分线路上保护区内和区外故障。PSCAD/EMTDC软件对实际高压直流输电系统的仿真结果表明,该保护原理在双极两端中性点接地方式下能够快速判别故障极和区分线路上保护区内、外故障,可靠排除雷击干扰,在故障性雷击和高阻抗接地时准确动作,并适用于一极降压和一极全压运行、功率反送、一极停电检修及单极金属回线运行方式等。采样频率在10～100kHz范围内时可满足保护判据计算要求。

基于相电流突变量的配电网单相接地故障区段定位

配电网在单相接地故障后,对健全线路及故障线路上故障点之后的部分,三相电流突变量大小相等、波形一致;而故障线路中故障点之前的部分不具有该特征。据此提出一种基于相电流突变量的配电网单相接地故障区段定位方法:在各线路出口及分支处安装接地故障检测装置,独立测量比较各相电流突变量,即可识别出故障区段,结合网络拓扑即可实现故障区段定位。给出了具体的故障定位流程和判据。仿真实验证明了该方法能正确、可靠地识别故障区段。所述方法原理简单,仅需测量电流,且具有自举性,有望应用于实际配电网中。

基于电压和电流突变量方向的高压直流输电线路保护原理

对高压直流输电线路故障暂态特征的分析发现,直流线路两侧保护测量处电压突变量与电流突变量的方向特征在发生线路区内和区外故障时不同,由此构成高压直流输电线路保护原理。文中给出了电压、电流突变量方向判别判据和门槛值整定原则,并构造了相应的保护判据。对实际高压直流输电系统仿真的结果表明:提出的保护原理在双极直流输电系统的多种可能运行方式下、各种故障情况下都能正确识别区内、区外故障;在区内故障性雷击、高阻抗接地和极—极故障时能够准确动作。另外,该保护原理对通信通道、采样频率和数据计算速度要求不高。

VSC-HVDC直流电缆线路电流突变量极性纵联保护适用性研究

通过分析指出直流输电线路的电流突变特性保护与交流线路的行波电流极性保护本质上是一致的,利用电流突变量极性,结合突变量保护判据,可实现VSC-HVDC直流电缆线路纵联保护。针对该保护原理应用于VSC-HVDC直流电缆线路时存在的近端故障拒动、故障极选择等问题,进行了研究并给出解决措施。在PSCAD中搭建的VSC-HVDC系统上进行了仿真,输电线路模型采用频变参数电缆线路。仿真结果表明,该保护原理仅利用两端电流、所需采样率低、简单可靠、实用性强、具有绝对的选择性。

基于电流突变量的自适应过电流保护新原理

针对线路外部故障切除时负荷自启动对配电网过流保护的影响,提出了一种基于电流突变量的自适应过电流保护新原理。利用线路在配电网内部故障与故障切除过程中电流存在的明显差异特征,实现对负荷自启动过程的准确识别。当连续两次检测到电流突变量大于设定门限值并满足两个判据时,即判定负荷产生自启动过程。给出了一套过电流保护整定方法,可根据负荷变化做出动态调整,从而构建自适应过电流保护方案。仿真结果表明,基于电流突变量的自适应过电流保护新原理是有效和实用的。该原理不受负荷自启动与负荷变化的影响,可有效增大后备保护的保护范围,保证了保护的可靠性和灵敏度。

基于分相电流突变量相位比较的广域继电保护

随着数字化技术的发展,电流相位差动保护可以得到进一步的应用,特别是降低广域差动保护对精确同步采样的依赖。信息量大导致通信裕度降低是实现广域继电保护的难点。为降低系统通信量,并保证保护的灵敏度和可靠性,提出了一种基于分相电流突变量(简称ΔI)相位比较原理的广域继电保护故障元件识别算法。结合该算法在广域继电保护中的实现,阐述了分相ΔI启动算法、基于补偿电压过零点的同步校正方法以及采样点比对的相位差动策略及其配置于广域继电保护中的应用方案等关键问题。仿真结果表明该算法具有原理简单可靠、动作速度快、灵敏度高等优点,且能够适应高阻接地、非全相运行、故障发展及故障转移等复杂故障工况。

电气化铁路负荷最大电流突变量的估算方法

冲击性电气化铁路(简称电铁)负荷产生最大电流突变量的主要原因不明,导致突变量启动元件定值不能准确估算,线路保护装置频繁误启动现象时有发生。通过对上海地区电铁供电线路的大量录波数据分析,发现产生最大电流突变量的主要原因是电力机车在启动时内部变压器产生了励磁涌流,最大涌流幅值大约可达最大容量机车额定电流的4倍。根据这一发现,结合牵引变电所的变压器接线方式给出了线路最大电流变化量的估算依据和估算方法。结果表明,根据该估算方法整定的电流突变量启动元件不会引起线路保护装置频繁启动。最后给出了提高启动元件灵敏度的改进建议。

适用于双馈风电场的改进电流突变量选相元件

应用于双馈风电场的电流突变量选相元件受风电场特殊的暂态特性影响,其动作性能受到了严峻的挑战。从双馈风电场故障前后等效电势和阻抗的变化特点出发,分析了电流突变量选相元件受风电场影响的详细机理;提出了一种基于正序故障电流补偿的改进电流突变量选相方案,该方案能够消除风电场暂态特性的变化对选相结果造成的影响;仿真实验结果表明所提方案显著改善了传统电流突变量选相元件的性能。

基于电流突变采样值轨迹特征的快速母线保护

新能源电源提供的短路电流幅值受限,故障特征弱化,影响母线故障的快速准确识别。该文利用三相电流同一采样值突变量快速提取电流突变特征,将母线各支路电流进行分组,分别构造了两种启动元件,根据启动元件的动作时序,快速识别母线区内、外部故障和区外转区内故障。建立了母线多支路分组电流突变量采样值的分析平面,经过极性转换与采样值积分,直观反映母线区内外故障时电流突变采样值的运动轨迹,在此基础上,建立了识别母线区内外故障的保护动作区。利用实时数字仿真平台(real time digital system,RTDS)建立仿真系统,仿真结果表明,母线故障时,启动元件动作时间小于1ms,利用电流突变采样值轨迹可以快速识别区内外故障及转换性故障。

基于暂态电流突变量的直流配电系统快速纵联保护新原理

文章深入分析了系统电容的放电特性和过渡电阻对直流配电系统极间短路故障特征的影响,在深入挖掘故障特征的基础上,提出了一种基于线路暂态电流突变量的纵联保护新原理。该方法利用线路首末端故障前后暂态电流的变化量来隔离故障线路,能够适用于单端电源系统,尤其适用于双端或多端电源系统,保护原理的速动性不受过渡电阻和系统运行方式的影响,具有很强的适应性。最后,在10k V辐射型直流配电系统中对该方法进行了验证,仿真验证结果表明,在考虑启动元件、断路器动作时间以及通信等因素的情况下,该方法可以在1ms左右切除线路故障,满足系统对保护快速性和抗过渡电阻性能的要求。

一种电流突变量选相元件的探讨

文中所探讨的相电流突变量选相元件,是利用单相接地故障时,两健全相相间电流突变量为零这一特征来得到的。实际系统故障时,系统正、负序阻抗可能会不相等,使得健全相相间电流突变量不为零,这将对该选相元件产生一定的负面影响。文中给出了相应的解决办法,并用现场的某次故障录波数据为例来进行验证说明。该选相元件物理意义明确,有较高的灵敏性和可靠性,RTDS试验数据验证了该选相元件的准确性。

一种利用电流突变量采样值的电流互感器饱和识别方法

提出了基于电流突变量采样值的电流互感器饱和识别判据及电流互感器饱和期间故障开放判据,通过对故障后突变量采样值进行数据处理,建立电流互感器饱和识别平面,通过分区实现了区内、外故障与区外故障饱和的准确识别,提出了多侧差动保护转化为两侧差动的等值方法。利用RTDS建立了仿真模型并验证了判据的性能,仿真结果表明,电流互感器饱和识别判据适用于多端量电流差动保护,可以准确识别区外故障引起的电流互感器饱差动保护,可以准确识别区外故障引起的电流互感器饱和。

基于电流突变量的微电网故障区域判定方法

提出了一种新的微电网内部故障区域判定方法,采取微电网发生内部故障时首先断开静态开关的故障隔离策略。由于微电网内部发生故障与断开静态开关都会引起微电网内各线路的电流发生变化,利用故障线路与非故障线路在两次电流变化中存在明显差异的特征,实现对故障区域的准确判断。当检测到两次电流突变量均大于设定值时,即认为故障发生在保护区域内。理论分析与PSCAD/EMTDC系统仿真验证了该微电网故障区域判定方法的有效性和可行性。

基于电流突变量比值的高压直流输电线路纵联保护方案

针对现有的高压直流输电(HVDC)线路纵联差动保护可靠性不足且动作延时较长的问题,提出了基于电流突变量比值的HVDC线路纵联保护方案。该方案利用特定频率下直流滤波器组和HVDC线路中的电流突变量比值的大小识别故障发生的位置。当发生区内故障时,整流侧电流突变量的比值和逆变侧电流突变量的比值均在1附近;当发生区外故障时,整流侧电流突变量的比值和逆变侧电流突变量的比值中必有一个远大于1。仿真结果与现场录波数据测试表明,基于电流突变量比值的HVDC线路纵联保护方案能够在各种工况下准确快速地识别区内外故障。

基于电流突变量曲线拟合的故障时刻检测算法

传统基于相电流突变量的故障时刻检测方法虽然简单,但因受暂态分量的影响而存在较大的检测误差。利用现有保护装置采集的电流信息,对相电流突变量进行曲线拟合,并经逆向推导求出故障时刻。对电力系统的短路暂态过程进行分析,探究相电流突变量的变化规律并推导其广义表达式。利用Prony算法对离散的相电流突变量值进行函数拟合,得到表征其函数曲线的特征参数;通过改进现有的波形相似算法,进一步从拟合函数的过零点中筛选出故障时刻。结合PSCAD仿真测试,探究故障时刻的检测精度及其影响因素,仿真结果验证了所提算法的可行性和准确性。