MMC接入的交流侧线路故障特征及故障分量方向元件的动作特性

高压大容量柔性直流系统经模块化多电平换流器(MMC)接入交流电网时,MMC的控制策略将导致其故障出力有别于传统同步发电机。基于MMC的控制策略和柔性直流系统的接地方式,研究了MMC接入的交流侧线路发生故障后的电压、电流相量特征,并分析了其对故障分量方向元件的影响。理论分析结果表明,在交流侧线路发生故障后,公共耦合点(PCC)电压相位可能发生较大变化,进而影响MMC输出正、负序电流的实际相位;零序方向元件仅适用于联接变压器采用Y0/d接线的场景,取决于柔性直流系统的接地方式;正序突变量、负序方向元件计算的阻抗角受电网故障穿越需求所决定的MMC控制系统d、q轴电流参考值的影响显著,可能导致MMC侧方向元件在正向线路故障时和电网侧方向元件在背侧系统故障时的误判。理论分析结果与典型工程PSCAD模型的仿真相吻合。

电力电缆故障模拟装置培训系统设计

针对目前电力电缆故障模拟装置培训系统受动态电缆阻抗影响而导致故障电压模拟不精准的问题,设计了电力电缆故障模拟装置培训系统。设计电力电缆线路连接示意图,模拟不同线路路径及周围环境,并通过点击位域前景来实现人机交互中重合闸的选择。设计绝缘底板,用于安全模拟电缆断线故障、高阻故障、低阻故障及短路故障,并通过分析阻抗值模拟故障,以实现电力电缆故障模拟装置培训系统设计。通过仿真试验与基于互层电流的方法和基于半波傅氏算法的方法作对比。由仿真结果可知,所设计系统模拟的断路故障、短路故障、低阻故障、高阻故障的数据与实际故障数据一致。这说明所设计系统能够满足各类故障模拟,达到仿真培训需求。该系统在一定程度上能突破空间限制,可真实再现电力电缆故障环境,并为电力电缆故障的分析培训提供参考依据。

故障分量提取及故障选相的新方法

提出了一种中低压中性点不接地系统故障分量提取的新算法 ,该算法既能提取短时的暂态故障分量 ,也能提取长时间稳定的故障分量 ,对速断、定时限及过电流保护都适用 ,可极大地改善延时保护的性能 ;在此基础上给出了自适应电流保护中系统阻抗准确计算的方法 ;针对目前利用相电流差故障分量选相存在灵敏度不够高的缺陷 。

TCSC动态基频阻抗对故障分量保护的影响

分析了ＴＣＳＣ对故障分量保护包括负（零）序功率方向保护、工频故障分量距离保护及工频故障分量方向保护的影响，认为：与常规串联补偿线路上的保护相比，在ＴＣＳＣ线路上故障分量保护的性能不会降低。

改进的比幅式工频变化量距离继电器方案

从实用的角度出发,提出改进的比幅式工频变化量距离继电器方案。通过综合阻抗继电器和电抗继电器的优点,即适当调整补偿电压故障量的大小,使新方案具有一定的耐受过渡电阻能力和抗干扰能力。对受端继电器,提出仅利用保护安装处的电压变化值构成同相点切换判据,可以有效降低系统参数的影响。由于同相点切换后,保护判据动作方程改变,因此在同相点前后,补偿电压的调整方向应该相反。仿真结果表明,弱电抗分量电抗继电器方案具有较好的性能,并且其保护范围和反应接地电阻的能力可以通过改变补偿电压值进行调节。

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。

极化电流行波方向继电器

电容式电压互感器不能有效传变宽频带的电压故障行波信号,使得传统利用电压故障行波构成行波方向继电器的保护算法不能应用于实际电力系统保护中,为此提出了一种极化电流行波方向继电器。该方向继电器以电压故障行波中工频分量初始极性与电流故障初始行波的波头极性相比较判定故障方向,解决了传统行波方向继电器因不能有效获取宽频带电压故障行波而无法应用于实际电力系统保护的问题。文中给出了极化电流行波方向继电器的基本原理及保护算法,并用电磁暂态仿真软件ATP(alternative transient program)进行了大量的仿真。仿真结果表明,新的方向继电器动作速度快,不受故障类型、故障距离、过渡电阻和电流互感器饱和的影响,具有良好的动作特性。

基于故障分量综合阻抗的变压器保护新原理

提出了一种基于故障分量综合阻抗的变压器保护新原理。利用故障分量综合阻抗在内部故障时符号为负,而外部故障、励磁涌流等情况下符号为正的特点,提出了综合阻抗方向元件,快速灵敏的识别内部故障。利用故障分量综合阻抗的幅值在外部故障时数值较大,而其他情况下数值较小的特点,可靠的识别空投于内部故障的情况。该原理不受励磁涌流的影响,EMTDC仿真验证了其可行性。

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。

适应于双馈风电场的改进故障序分量选相方法

分析了应用于双馈风电场的故障序分量选相元件的动作特性,指出受双馈感应风机特有暂态特性的影响,故障网络中双馈风电场的正、负序等效阻抗差异很大,引起故障序分量选相元件动作性能的恶化。提出一种基于故障序电压补偿的改进故障序分量选相方法,该方法通过对双馈风电场正、负序等效阻抗的实时检测自适应修正阻抗差异对选相结果的影响,改善了传统故障序分量选相元件的动作性能,并通过仿真验证了所提方案的有效性。

分相电流差动线路保护中零序差动作用分析

分相电流差动保护装置中一般都配置零序差动保护 ,目的是为了提高保护装置的耐过渡电阻能力。经分析表明 ,零序差动保护并不比故障分量差动保护的灵敏度高 ,并且其整定需躲过外部三相短路时的不平衡电流。

自适应相补偿电压突变量方向元件动作特性的仿真分析

在分析了自适应相补偿电压突变量方向元件动作特性的基础上,针对该元件进行了正、反方向不同故障点,不同故障类型的仿真分析。利用ATP/EMTP建立了振荡典型参数可控的振荡仿真模型,并对自适应相补偿电压突变量方向判别元件在纯振荡中和振荡中再发生故障的情况分别进行了仿真分析,结果表明该方向元件在各种故障情况下均能正确动作,在纯振荡中不会误动。

故障分量阻抗继电器的教学方法研究

随着继电保护技术的发展,故障分量阻抗继电器(突变量阻抗继电器)被广泛地应用在超高压输电线路上,该保护有较强的抗过渡电阻的能力,配合高频通道,可以作为超高压输电线路的主保护,也可以在高频通道被损坏时作为超高压输电线路的后备保护。本文探讨故障分量阻抗继电器工作原理,理解方法以及特殊的工作特性,给故障分量继电器的教学提供方法,便于学生以及技术人员理解使用该保护。

独立运行微电网的故障特性分析及其线路保护研究

针对变流器接口电源区别于传统电源的故障特性和其分散接入微电网的拓扑结构使传统配电网保护难以快速可靠动作的问题,推导独立运行微电网不同类型电源支路的等效正序故障分量阻抗解析表达式,分析采用不同控制策略时,在故障前负荷情况、故障后输出电流幅值及外部等值阻抗影响下等效正序故障分量阻抗角的变化规律,并对微电网中不同位置正序故障分量方向元件的动作性能差异进行论证。进而提出一种基于线路正序电流故障分量与分布式光伏电源故障前电流相位比较的故障方向判断方法,并利用光伏支路电流突变量和光伏功率参考值突变量构造启动逻辑,形成闭锁式保护动作方案,可以以最小范围快速切除不同类型故障线路。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提方案的正确性。

新型超高压输电线路保护方案的研究

介绍了一种基于DSP的新型超高压输电线路微机保护方案。它采用双主双后的配置 ,重合闸相对独立。在保护原理方面采用了补偿电压突变量方向元件和双原理综合接地距离继电器等新方案 ,并在软件流程方面采取了模块化设计 ,从而大大提高了保护性能。该方案结构紧凑 ,可靠性高 ,人机界面友好 ,通讯功能强大 。

逆变型电源对故障分量方向元件的影响机理研究

新能源电源结构特征与控制方法均迥异于传统同步发电机,其故障特性发生了实质性变化,给传统继电保护带来挑战。为此研究了逆变型电源对故障分量方向元件的影响机理。在分析故障特性基础上,推导了逆变型电源等效正、负序突变量阻抗解析表达式,分析了不同控制策略、故障条件和负荷电流下等效序突变量阻抗角的变化规律,进而揭示了逆变型电源对各类故障分量方向元件的影响机理。RTDS仿真和录波数据验证了机理分析的正确性。

基于模糊逻辑的UPFC线路新型正序故障分量方向元件

统一潮流控制器(UPFC)可以灵活控制线路潮流,提高电力系统运行稳定性,但其接入会对线路保护的动作性能产生影响。针对UPFC线路正序故障分量方向元件在反方向故障时易发生误动的问题,提出了基于模糊逻辑的适用于UPFC线路的新型正序故障分量方向元件。首先,通过增加UPFC线路侧电压互感器,与原有的母线电压和线路电流测点组成新型保护单元。在此基础上,对传统方向元件的动作区域进行划分,进而应用模糊逻辑,通过设置合理的隶属度函数、权重和故障方向判据,利用综合隶属度函数实现故障方向的判别。最后,基于PSCAD/EMTDC的大量仿真结果表明,新型方向元件在UPFC不同运行方式、不同故障类型和过渡电阻等条件下,均可正确判别故障方向,保障了UPFC接入后电网的安全可靠运行。

基于阻抗平面分析正序极化电压的距离继电器

正序极化电压距离继电器因其极化电压构成复杂,在阻抗平面定量分析其动作行为长期以来一直是个难题。提出了以一种利用故障分量实时计算获取系统阻抗,基于阻抗平面定量分析正序极化电压距离保护动作行为的方法。推导了距离比相公式的阻抗解析表达,代入电流电压突变量计算获得的系统阻抗,使在阻抗平面上定量分析正序极化电压距离继电器的动作行为变成可能。以PSCAD构建了正反方向出口故障算例两侧,比较了两种不同极化电压距离保护的动作情况,验证了正序极化电压优于母线极化电压这一事实。