高频工频突变量方向保护误跳闸原因分析及处理对策

对采用CSL1 0 2 (A)高频工频突变量方向保护作为全线速动主保护的输电线路 ,在手分开关 ,而其三相断路器完全开断不同期时间较长时 ,高频工频突变量方向保护的错误动作情况进行分析。提出相应的改进措施 ,以完善其保护功能。

滤除高频暂态量的突变量高速方向保护

行波保护易受各种高频信号的影响,降低了保护的可靠性,为此,提出一种滤除高频暂态量后的突变量高速方向保护原理。理论分析表明,故障发生后的一段时间内保护安装处的电压、电流突变量在滤除高频暂态量后其极性具有故障方向特征,即正向故障时两者极性相反,反向故障时相同。基于此,构造了一种新型相序变换矩阵,使得保护原理适用于三相系统各种故障类型;该原理也适用于串补或并补线路,且不受带补偿电抗器线路中电抗器运行状态的影响。仿真结果表明,该原理能够快速、可靠地识别线路各种区内外故障,其性能不受故障电阻、故障起始角的影响,且不受串补线路电压、电流反向的影响,具有良好的工程应用前景。

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。

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。

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。

适用于新能源场站送出线路的高频突变量距离保护

新能源电源均直接或间接通过电力电子装置并网,其短路电流呈现幅值受限、非工频、相角受控、内阻抗不稳定等特性,从而导致送出线路上新能源侧距离保护存在拒动风险。为解决该问题,提出了高频突变量距离保护方法。由于故障产生的电压跌落具有全频率分量,因此首先建立了逆变型电源和双馈风机的高频阻抗模型,并确定了使其具备稳定相角的频率选取原则。在此基础上,通过比较高频工作电压与故障点高频电压的大小,可靠地区分区内外故障。该方法利用故障点电压跌落产生的高频信号消除了频率偏移及新能源弱馈作用的影响。同时由于在高频下阻抗圆的半径较大,该方法具有较强的耐受过渡电阻的能力。仿真结果和录波数据均证实了该方法的有效性。

柔性直流配电系统高频突变量距离保护

柔性直流配电系统可以高效、灵活地接入新能源电源与直流负荷,成为配电网研究热点之一。然而受电力电子装置控制影响,直流故障时换流器提供的短路电流非线性强,其故障等值阻抗时变,保护难以基于变化的阻抗识别故障区域。针对该问题,通过分析故障高频信号在换流器开关过程中的回路,建立不受控制策略影响的换流器高频恒定阻抗等效模型,为保护研究奠定基础。进而提出一种基于高频突变量的距离保护,该方法利用系统故障前后几ms内的电气量信息,通过提取电压高频分量映射故障区段,结合保护整定配合实现故障区域识别。在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台上搭建了六端柔性直流配电系统精细化模型,仿真结果表明,所提方法具有良好的速动性和选择性,能够可靠识别故障区域,并且有较好的耐受过渡电阻和抗噪声能力。

500 kV UPFC对工频变化量方向保护的影响分析

作为灵活交流输电系统(FACTS)的典型应用之一,统一潮流控制器(UPFC)可对线路的有功和无功潮流进行快速调节。考虑UPFC保护系统在交流线路故障后可快速将UPFC从系统中隔离,在UPFC安装处形成功率变化量源,从而对工频变化量方向保护造成影响。以国内某实际500 kV UPFC工程为依托,介绍了UPFC的工作原理及其保护系统设计,依据工频变化量方向保护的动作原理,以UPFC本侧保护为例,定量分析了正反向故障时的工频变化量阻抗特征。正方向故障时,工频变化量阻抗仍近似反映为系统阻抗与线路阻抗之和的相反数,工频变化量保护可靠动作。反方向故障时,故障后测量电压跌落至0.917 p.u.以下是工频变化量方向保护可靠不误动的充分不必要条件,而电压变化量补偿系数λ的实部小于-1是工频变化量方向保护误动的充分必要条件。进一步地,也提出了相邻线路保护的电压变化量补偿系数λ以及定量分析结果。RTDS仿真结果验证了理论分析的有效性和准确性。

混合MIDC馈入下的工频变化量阻抗方向保护动作特性分析

交流电网故障引发线路换相换流器高压直流(Line Commutated Converter High Voltage Direct Current,LCC-HVDC)换相失败,改变了原有交流电网工频变化量方向保护动作特性。针对这一问题,建立了由电压源换流器高压直流(Voltage Source Converter HVDC,VSC-HVDC)系统与LCC-HVDC系统组成的混合多馈入直流(bybrid multi-infeed HVDC,HMIDC)输电系统模型,并与馈入同一交流电网的单条LCC-HVDC的交直流系统进行对比分析。结合分析工频变化量方向保护原理的特点,定量分析了在两种不同输电结构,同一换相失败情况下的等值工频变化量阻抗特性。基于PSCAD/EMTDC对两种不同结构的直流输电系统,以同一故障引发换相失败进行仿真分析,验证了理论分析的准确性和有效性。表明该HMIDC系统能改善LCC-HVDC换相失败对工频变化量方向保护的影响;理论分析方法为电网直流规划提供了评估依据。

基于电流相角突变量方向的有源配电网保护

随着分布式电源(DG)的大量接入,配电网的结构由传统的辐射型改变为多端电源系统。由于DG出力的随机性,传统的基于电流幅值的保护方案很难整定。通过研究故障前后电流相角的变化,得出了电流相角突变量方向与故障位置的关系,并由此提出一种新的电流纵联方向保护方案。由于该方案只利用电流信息,避免了安装电压互感器。对于规模巨大的配电网,具有经济性。由于只需传输判定结果,降低了对通信通道的要求。最后,通过仿真分析,对保护方案进行了验证。

一种新的相差高频保护的操作电流—正序电流突变量

相差高频保护是目前广泛应用于电力系统的保护之一。相差高频保护中操作电流的选择对保护的动作性能有很大影响。传统相差高频保护大多采用正、负序电流复合分量作为操作电流,采用这种操作电流的保护还存在一些问题。本文提出了采用正序电流突变量作为相差高频保护的操作电流,分析发现采用这种操作电流后将使保护的性能有较大提高。

微机保护装置中工频变化量方向元件的应用

在电力系统中,不论正方向保护还是反方向保护发生故障,工频变化方向元件都能起到保护作用。简介其工作原理。

基于补偿电压的突变量方向判别原理

突变量理论广泛应用于电力系统微机保护。文中充分利用正、反方向故障时补偿电压突变量与母线电压突变量的变化规律 ,提出了基于补偿电压的突变量方向判别原理 ,详细分析了该判据在各种不同运行工况下的动作特性 ,并指出了该保护判据的基本整定原则及尚需注意的问题 ;此外 ,文中还针对方向保护所遇到的一些特殊问题进行了详尽的分析。

DFIG等效序突变量阻抗相角特征对故障分量方向元件的影响分析

故障分量方向元件是方向比较式纵联保护的重要组成部分,但风电大规模接入破坏了传统故障分量方向元件的最佳应用环境。为了研究双馈风电机组对故障分量方向元件的影响,提出了等效序突变量阻抗的概念,基于双馈风电机组暂态模型,推导了等效序突变量阻抗的解析表达式;针对故障后投入撬棒与变换器控制两种工况研究了双馈风电机组等效序突变量阻抗的相角变化特征;进而分析了双馈风电机组对不同故障分量方向元件的影响机理,指出等效序突变量阻抗相角的大范围变化可能造成故障分量方向元件的灵敏性不足或者误判,最后通过仿真实验验证了分析的正确性。

基于突变量方向的区域备自投故障范围识别方案

分析区域备自投系统对故障范围识别的需求,提出了一种基于突变量方向原理的故障范围识别方案。方案中区域备自投系统各子站实时检测、发送本地测点的突变量方向值,方向值经短路电流展宽,主站同步接收、记录区内所有测点的突变量方向值,并保存一定时长的历史数据,当主站检测到跳闸失压时根据跳闸前各断路器测点的突变量方向值识别故障范围。该方案能够满足各种故障失压情况下的识别要求,原理简单可靠,不需增加额外设备及二次回路。

微机保护装置中工频变化量方向元件的应用

工频变化量可以作为微机保护装置的一种判据。其特点：（1）这样保护仍可利用常规保护中一些行之有效的措施和手段；（2）具有行波保护的特点，不受系统结构、运行方式、故障类别和测量回路暂态过程的影响有广泛的实用性；（3）故障分量中的暂态成分之间有着比较确定的关系。采用模拟阻抗方式后，暂态成分比工频分小得多，稍加滤波就可得到较大的有用信号。所以反映工频变化量的测量要求。工频变化量方向元件已应用于如南京自动化研究院研制的LFP－901型微机保护中。本文介绍工频变化量方向元件。

微机保护装置中工频变化量方向元件的分析

对工频变化量方向元件工作原理的分析 ,得出了工频变化量方向元件有优越的方向性 ,不受过渡电阻影响 ,有很高的灵敏度的结论。

工频变化量距离保护在含DG配电网中的应用分析

针对分布式电源的接入使配电网中各个支路的电流流向及大小复杂化,对传统电流保护造成很大影响,分析了工频变化量距离保护在含DG典型配电网故障时的动作情况。结果表明,工频变化量距离保护方向性明确、动作快速,其可靠性、灵敏度等性能均优于配电网传统的距离保护和电流保护,适于35 kV及以下电压等级电网。分析了电动机馈送短路电流对工频变化量距离保护的影响,大型电动机与DG在配电网故障时表现相似,工频变化量距离保护同样可正确动作。