Process Analysis of Double Circuit Transmission Line Trip-out on the Same Tower Due to Lightning

In recent years,several failures of double circuit transmission line on the same tower due to lightning were happened in Beijing power grid.Although it can be reclosed successful,the lightning strike caused a grave threat to the power grid security.The cause of the accident and the accident process were studied for the sake of further understanding of the impact of lightning on power grid.As an example,110 kV double circuit transmission line(Xilong-line) was analyzed.At first,the system topology was given.Through the analysis on relay protection actions and the fault recorder data,over voltage on the insulator strings was calculated.Based on the analysis and the calculation,accident cause and the process were presented respectively.Secondly,it comes to the conclusion that the lightning failure was caused by counterattack.The wave of the lightning over voltage would spread to the not grounded neutral point of the transformers,and make the neutral protective gap breakdown,then cause freewheeling with the frequency of 50 Hz.As results of the relay protection,the double circuit transmission line all tripped out.Finally,the causes of the accident were proposed that included terrain features,large corner towers,strong thunderstorm weather and poor grounded contact of the tower.

A Novel Fault Location Algorithmfor Double-Circuit Transmission Lines based on Distributed Parameter

Anewfault location algorithmfor double-circuit transmissionlines is described inthis paper.Theproposed method uses data extractedfromtwo ends of the transmissionlines andthus eliminates the effects ofthe source impedance andthe fault resistance.The distributed parameter model and the modal transformationare also employed.Depending on modal transformation,the coupled equations of the lines are converted intodecoupled ones.Inthis way,the mutual coupling effects between adjacent circuits of the lines are eliminatedandtherefore an accurate fault location can be achieved.The proposed methodis tested via digital simulationusing EMTP in conjunction with MATLAB.The test results corroborate the high accuracy of the proposedmethod.

基于EMTDC的高压直流输电控制系统的仿真

介绍了基于直流系统电磁暂态(electro-magnetic transient in DCsystem,EMTDC)建立的直流输电控制系统,该控制系统两侧均有定电压控制器,可通过调整直流电压参考值实现直流系统的降压运行。仿真实验结果表明:该控制系统电流指令追随性好,在直流电流下降后的恢复过程中,能有效抑制直流电压和电流的波动;在逆变侧发生单相接地故障时,由于整流侧有最小触发角限制作用,在逆变侧有故障恢复启动功能,因此在故障时能保持较大的熄弧角,在故障恢复过程中有很强的协调能力和控制能力。

基于小波包分解卷积神经网络的停运输电线路故障识别方法

当输电线路处于热备用状态时,停运线路上仍可能发生短路故障,准确地判断停运线路的故障状态能有效地避免合闸到故障线路时对电力系统造成冲击并对故障的排除提供便利,因此有必要对停运输电线路进行故障识别。对于双回输电线路提出一种采用小波包分解生成的频谱图作为卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)输入进行特征提取的停运线路故障识别方法。为减少人为提取特征产生的误差,首先对停运输电线路故障时三相电压暂态波形进行测量,采用小波包分解得到三相电压波形时频特性,最终通过CNN提取特征并进行故障分类。为验证该方法的故障识别效果,以河北省3条线路的实际数据为基础,在ATP-EMTP中建立500 kV同塔双回输电线路模型,为模拟现场各因素产生的误差在测得电压波形中加入10 dB高斯白噪声。结果表明,对热备用线路上故障状态识别准确率为99.98%,在一定程度上为停运线路的故障诊断及排除提供了参考。

A New Principle of Fault Identification of on the Same Tower Based on Traveling Wave Reactive Powers

In order to improve the reliability of fault identification of the double-circuit transmission lines on the same tower, a new algorithm for fast protection of double-circuit transmission lines on the same tower based on the reactive powers of traveling wave is proposed. With the implementation of S-transform, the initial traveling wave reactive powers are calculated and the change characteristics of reactive power under different fault conditions are studied. The protection criterion is constructed by analyzing the ratio of the reactive powers of the same end on double-circuit transmission lines and the ratio of the reactive powers at both ends on the same line. According to the ratio of reactive power on the same side of the line and both ends of the same line, it is possible to identify whether the faults of the double-circuit line of the same tower occurred in or out of the protection zone. A large number of simulation results show that the protection performance is sensitive and reliable, and quick to respond. The criterion is simple and is basically not affected by fault initial angles, fault types, and transitional resistances.

特勒根似功率保护在同塔双回交流输电线路中的应用

随着我国电网规模快速扩张,输电通道资源日渐紧缺,同塔多回输电技术逐渐得到广泛应用。超/特高压远距离输电线路一般以差动保护作为双重主保护,与纵联距离/方向保护构成双重化配置。但用于同塔双回输电线路时,分布电容电流将影响差动保护的灵敏度;同时,由于双回线线间和相间较强的电磁耦合作用,线间互感的影响将会降低纵联距离、纵联方向保护判断的正确性,导致原来的保护配置方案难以直接应用。将特勒根似功率保护原理推广至同塔双回线路,提出了一种基于特勒根似功率定理的同塔双回输电线路纵联保护方法,能够不受双回线内部复杂电磁耦合、分布电容、系统负荷等影响,并验证了该保护的对时方案在双回线路中的适用性。采用MATLAB/Simulink仿真软件搭建1000kV特高压同塔双回输电线示范工程模型,经大量仿真实验,验证了所提保护方法的有效性。

基于行波解析分析的柔性直流输电线路故障智能检测方法

故障数据匮乏是制约数据驱动故障检测方法应用的重要原因,为解决这一问题,提出一种基于行波解析分析的柔直输电线路故障智能检测方法。根据行波表达式生成训练样本,有效表达区内、外故障行波具有的主要特征。通过构造多层感知器(multi-layer perception,MLP)模型建立该行波特征与故障位置之间的映射关系,进而输出故障检测结果。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建双端柔直系统模型,生成仿真样本,对训练后的智能检测模型进行测试。结果表明:该方法不依赖于大量历史故障数据,基于行波解析表达式这一继电保护领域知识提取行波特征,即可准确识别直流线路的区内外故障,并且具有较强的耐受过渡电阻能力,为解决传统模型受制于历史故障数据问题提供了一种可行思路。

用于直流微电网线路的新型不平衡保护研究

直流微电网中所配置的线路保护需要兼顾速动性与选择性,为解决这一难题,提出了一种基于双回供电线路的直流微电网线路保护方案。通过分析直流微电网双回路供电下的线路故障特征,发现双回路的供电形式能提供故障状态下的不平衡信息,使得保护装置通过基于单端测量获取的电流信号量实现故障检测,同时双回路的供电方式采用本方案能清除线路的故障部分而不会影响供电。针对典型的极地故障,通过仿真的形式验证了所提保护方案的可行性。

基于离子流效应的同塔双回直流线路地线融冰感应过电压分析与抑制措施

针对某±500 kV同塔双回直流输电线路,在“一回停运、一回运行”工况下进行停运线路地线融冰时,感应电压过大导致融冰装置故障、自动接线装置和避雷器击穿受损情况,研究建立了静电耦合和空间离子流效应综合作用的停运线路过电压计算模型。按6种工况计算分析了带电运行回路导线不同起晕电压时在停运线路上感应的过电压水平,同时综合考虑过电压抑制水平和线路能量,提出了加装5 kΩ接地高阻的过电压抑制措施,可实现将超过100 kV感应电压抑制到20 kV以下,并经实际线路融冰操作,验证了其有效性。

基于双数据源的直流输电线路故障测距方法

介绍了针对直流输电线路的双端行波法、单端行波法和时域故障分析法等故障测距方法的原理、特点及应用现状。针对实际工程应用中出现的行波测距法数据来源可靠性相对较低以及时域故障分析法故障测距精度低等问题,提出了时域故障分析法与行波法相结合的直流输电线路综合故障测距方法。利用双数据源,包括高速数据及低速数据,通过单端行波法/时域法分别计算可能故障点,并利用小波变换模极大值的幅值、极性特征筛选确定故障点,将单端行波测距法的精度优势和时域法测距数据的可靠性优势相结合。最后通过PSCAD仿真对该方法的有效性进行了验证。

330 kV双回路下引式窄基钢管终端塔的研究应用

在一些新建输变电工程中,由于地形和周围障碍物的限制,变电站无法设置出线门型构架或采用电缆出线,需采用其他出线方式。根据工程实践,研究出一种330 kV双回路下引式窄基钢管终端塔的出线方式,线路通过330 kV支柱绝缘子沿终端塔塔身下引至变电GIS出线套管,解决了户内变电站需特殊设置出线门型构架的问题,使工程整体可行,技术经济效果良好,可供其他类似工程借鉴。

500 kV直流输电线路下方施工设备及人体感应电研究

针对500 kV同塔双回直流输电线路下方感应电相较于交流线路难以准确分析的问题,研究了同塔双回直流输电线路下方基础施工设备感应电分布规律及施工人员感应电防护措施。采用Solid Works和Ansoft Maxwell混合建模技术,分析了灌注桩基础设备感应电特性、工程施工装备对电场畸变的影响特性和线路下方施工人员位于不同位置时人体周围及体表的电场强度分布,结果表明:灌注桩钢筋笼和基础施工设备的存在会使线路下方的电场发生畸变,且越靠近杆塔畸变率越高,最大电场畸变率分别为75.54%和107.67%;人体体表及周围电场强度与杆塔距离相关,最大可达3830.01 mV/m。

基于PMU的高压双回输电线路故障定位研究

由于双回输电线路存在相互耦合的特性,传统高压双回输电线路故障定位技术在存在故障电阻的故障定位方面存在一定困难。因此,考虑引入相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)在线路两端同步测量电流和电压,进而提出了一种基于PMU的高压双回输电线路故障定位新方法。首先,该方法利用PMU采集线路两端的电压和电流数据;其次,采用模态变换技术对耦合传输线方程进行解耦;最后,推导出基于被测电流和电压模态分量的故障检测和定位指标。所提方法在ATP中进行仿真测试,结果表明,该方法能有效定位存在故障电阻的接地故障和相位故障。

Effect of Different Arresters on Switching Overvoltages in UHV Transmission Lines

The amplitude of switching overvoltages is a key factor for designing the insulation of UHV equipment. The effect of different arresters needs to be studied, since installing arresters is an important way to suppress switching overvoltages in UHV transmission lines. Switching overvoltages on the 1000 kV Huainan-Huxi double-circuit transmission line were simulated for different operating modes and different arrester designs using the electromagnetic transient program PSCAD/EMTDC. With parallel resistors, the switching overvoltages are less than 1.70 p.u. （1.0 p.u.=1100×√ 2 /√3 kV）. If the arrestors are better, the switching overvoltages can be reduced even lower to 1.55 p.u. Without parallel resistors, the arresters can reduce three-phase energizing overvoltages to 1.70 p.u, while the single-phase reclosing overvoltages still exceed the limit. The results show that the parallel resistors cannot be eliminated if the arresters are only installed at each end of the transmission line. Also, better quality arresters significantly lower the switching overvoltages.

同塔双回不换位线路电压不平衡度研究

在线路走廊特别紧张的地区,部分线路可能没有条件采用完全换位,而同塔多回输电线路中采用不换位架设将导致电力系统三相参数不对称。针对这个问题,以某地区一条750 kV同塔双回线路为例,对该线路不平衡度计算进行了理论推导,并应用PSCAD/EMTDC软件从杆塔类型、相序排列方式、回间距离、线路长度几个方面对线路不平衡度进行了仿真分析。仿真结果表明,输电线路较短时采用同塔同窗逆相序方式架设并适当调整回间距离,能将电压不平衡度控制在一定范围内。输电线路过长时则需采取换位措施,避免对系统造成不良影响。

计及风速影响的500kV同杆双回线路绕击耐雷性能计算模型研究

目前雷击仍然是危及输电线路安全可靠运行的主要原因,而现有评估输电线路绕击跳闸率的模型还不能与线路实际运行经验一致,该文在分析500kV同杆双回输电线路绕击耐雷性能时,以三峡电站的出线为例,充分考虑了风速的影响,对击距模型进行了改进,同时还较详细分析了地面倾角、杆塔高度等对绕击跳闸率的影响。通过编程仿真计算结果表明,随着风速的增加,输电线路保护角和绕击跳闸率都将增加,建议今后在评估输电线路绕击耐雷性能时,对风速影响因素应加以考虑。

±500kV同杆双回直流线路雷电性能的研究

为了解决同杆双回线塔身高、易遭雷击等问题,计算研究了±500kV同杆并架双回直流线路的雷电性能,提出了有较好防雷电绕击性能的塔型。双回线路4种极性排列方式的计算表明,除方式C外,其他3种方式的线路雷击闪络率≤0.093次/(100km·a)(地面倾斜角为15°时),均<0.1363次/(100km·a)的500kV交流线路统计结果,双正极性极线同时跳闸率小于单正极性。同杆并架双回直流线路能够满足雷电性能的要求。

750kV同塔双回不换位线路电流不平衡度研究

在线路走廊特别紧张的地区,部分线路可能没有条件采用完全换位的方式架设,而同塔多回线路采用不换位架设将导致电气三相参数不对称。针对这个问题,对同塔双回不换位线路不平衡度计算进行了推导,并应用PSCAD/EMTDC软件从杆塔类型、相序排列方式、回间距离、线路长度几个方面对750 kV同塔双回不换位线路进行了仿真分析。仿真结果表明,输电线路较短时采用同塔同窗逆相序方式架设并适当调整回间距离,电流不平衡度能控制在一定的范围之内。输电线路较长时则需进行换位,避免对系统造成不良影响。

500kV同杆并架线路感应电压和电流的计算分析

鉴于同杆并架双回线路线间耦合性很强,当一回运行,另一回停运线路上会有较高感应电压和感应电流,为保证线路检修人员的安全工作,通过理论分析计算分析了同杆双回停运线路上的感应电压和感应电流。分析表明:电磁感应电流与运行线路输送的功率基本呈正比例关系,与线路长度无关,电磁感应电压与运行线路输送的功率及线路长度基本呈正比例关系;静电感应电流与线路长度基本呈正比例关系,与运行线路输送的功率无关,静电感应电压与运行线路输送的功率及线路长度的关系不大;通过在停运线路首末端接地及中间点挂接地线,可有效减小停运线路上沿线的感应电压,在检修点加接地线对减小该点的感应电压尤为有效;流过接地线的电流与接地线的位置关系不大,换位对感应电压的改善效果不明显,但换位后对流过接地开关的电流改善显著,而且完全换位次数越多,改善效果越好。

不同海拔地区同塔双回±660kV直流线路杆塔空气间隙距离的选择

同塔双回±660kV直流输电工程直线塔布置型式在国内外尚属首次,其冲击放电特性与以往±500kV单回I串水平排列、±800kV单回V串水平排列时的冲击放电特性有很大差别。为解决我国宁东—山东同塔双回±660kV直流工程杆塔空气间隙的选择和海拔修正问题,首先利用真型模拟塔头,对V型绝缘子串在不同夹角下的操作冲击和雷电冲击放电特性进行了试验研究,然后分别在低海拔地区(北京)和高海拔地区(西宁),对±660kV同塔双回直线塔头进行了冲击放电特性试验,得到了海拔2000m及以下地区的海拔校正系数。最后,结合宁东—山东直流输电工程的实际情况,在1.8pu操作过电压下,对于海拔1000m及以下地区,±660kV同塔双回塔头的上层空气间隙距离建议为4.8m,下层空气间隙距离建议为4.9m;当海拔为2000m时,这2个距离分别建议为5.4m和5.5m。