应对变电站二次直流失电的超高压输电线路相间保护方案

变电站二次直流失电会导致本站继电保护装置等设备失去供电电源而无法动作,本站出线发生故障时需要依靠上级变电站的远后备保护进行切除。针对变电站二次直流失电情况下超高压输电线路发生相间短路故障时保护远后备灵敏度不足的问题,提出了一种应对变电站二次直流失电的超高压输电线路相间保护方案。首先,根据超高压电网相间故障时负序电流的自然分布特性,探讨了反时限负序过流保护的远后备应用可行性和相间距离保护的补充特性,确定了相间故障远后备保护的构成思路。接着,研究了助增系数和负序电流对反时限负序过流保护整定时间定值的影响,讨论了临界助增系数的确定方法和反时限负序过流保护的时间定值整定方法。然后,提出了反时限负序过流保护为主、相间距离保护为辅的应对变电站二次直流失电的超高压输电线路相间保护方案。最后,以IEEE 39节点系统和某实际500 kV电网作为仿真算例,对所提方案的有效性进行验证。

基于区间证据理论的多源融合广域后备保护

针对传统保护方案在光伏接入系统时存在的可靠性不足问题,该文提出了一种基于区间证据理论的多源融合广域后备保护方案。首先,将光伏输出电流对保护的影响解耦分析,提出了保护方案的基本概率分配函数,将传统保护结果的0,1值转化为描述故障概率的区间值,定量考虑了光伏接入对配网保护的影响。其次,利用改进的区间证据理论对多种保护的判别结果进行融合,得到每条线路的综合故障概率区间,进而识别故障线路。该方法将光伏接入对保护判别的影响定量化,利用了多个保护综合判断,提高了广域后备保护的可靠性。同时,改进的区间证据理论消除了冲突证据的影响,在保护存在数据缺失及错误时仍能可靠识别故障线路。最后仿真验证了该文方法的可靠性。

适用于半桥型MMC附加限流控制的直流线路纵联保护方案

半桥型模块化多电平换流器的附加限流控制能有效降低对线路保护速动性的要求、增强实体限流装置的限流效果,降低了故障暂态电流的上升梯度及其幅值,因此,基于故障暂态电流信息的直流线路保护会受到限流控制器影响。提出了计及附加限流控制器影响的直流线路自适应纵联保护方案:利用极线电压及其零模电压变化率构成或逻辑来启动限流控制器;推导了限流控制器作用下的直流侧故障电流解析关系,并根据限流控制器对故障电流抑制程度和换流阀两侧的故障电流信息,建立了一种基于换流阀两侧差流的纵联保护方案。该方案仅用到各站端的本地量,通过与其对端换流站交换判别结果,其不受线路分布电容影响、无需多端数据同步,具有自适应性。大量仿真实验验证了利用限流控策略的有效性和保护方案的可靠性。

Improving the performance of power system protection using wide area monitoring systems

Wide area monitoring(WAM) offers many opportunities to improve the performance of power system protection. This paper presents some of these opportunities and the motivation for their development. This methods include monitoring the suitability of relay characteristics,supervisory control of backup protection, more adaptive and intelligent system protection and the creation of novel system integrity protection scheme. The speed of response required for primary protection means that the role WAM in enhancing protection is limited to backup and system protection. The opportunities offered by WAM for enhancing protection are attractive because of the emerging challenges faced by the modern power system protection. The increasingly variable operating conditions of power systems are making it ever more difficult to select relay characteristics that will be a suitable compromise for all loading conditions and contingencies. The maloperation of relays has contributed to the inception and evolution of 70 % of blackouts,thus the supervision of the backup protection may prove a valuable tool for preventing or limiting the scale of blackouts. The increasing interconnection and complexity of modern power systems has made them more vulnerable to wide area disturbances and this has contributed to several recent blackouts. The proper management of these wide area disturbances is beyond the scope of most of the existing protection and new, adaptive system integrity protection schemes are needed to protect power system security.

高速铁路牵引变压器后备距离保护

研究了距离保护用作高速铁路牵引变压器后备保护时的相关问题。在介绍牵引变压器低电压启动过电流保护原理的基础上,分析了高速铁路末端故障或异相短路时低电压启动过电流保护可能无法起到后备保护作用。考虑到距离保护灵敏度高、线路运行方式对其动作影响小等优点,将距离保护用作高速铁路V/x牵引变压器的后备保护,借鉴了牵引供电系统馈线距离保护的经验,讨论了牵引变压器后备距离保护的动作特性、保护配置、阻抗计算等相关问题。数字仿真表明了距离保护作为牵引变压器高、低压侧后备保护的正确性。

不受潮流转移影响的距离后备保护动作特性自适应调节研究

线路切除带来的潮流转移和后备保护不合理的动作可能引发连锁跳闸事件,甚至导致大停电事故。为此,分析了传统线路距离后备保护的局限性,研究了基于潮流转移识别的线路后备距离保护新方案。针对距离III段由于潮流转移引起误动的问题,提出了自适应调节保护动作特性的方法。PSASP的仿真计算结果表明,线路后备保护在识别潮流转移后,通过自适应调节保护的动作特性,既可避免由于潮流转移引起的误动作,也可在线路发生故障时不失去线路后备保护的功能。

潮流转移过负荷识别新方案

为了解决现阶段保护减载的潮流转移过负荷识别环节在系统振荡时发生误判的问题,详细研究了系统振荡对潮流转移过负荷识别的影响,分析了过负荷、系统振荡和故障的特点,根据三者之间测量阻抗角、测量阻抗变化率、电流序分量及保护动作情况的差异,提出了潮流转移过负荷识别新方案。即在后备保护启动后,先根据电流序分量的特征和保护Ⅱ段动作情况区分出故障,再利用测量阻抗变化率的特征,区分过负荷和系统振荡;或者先根据测量阻抗变化率的特征区分出系统振荡,再利用测量阻抗角的特征,区分过负荷和故障。算例分析结果表明,潮流转移过负荷识别新方案能够有效识别出过负荷,并可以防止系统振荡时的误判,证明了该方案的正确性和有效性。

基于WAMS的潮流转移识别算法

针对威胁电网安全运行的连锁跳闸问题,分析了现有后备保护存在的缺陷,提出了一种基于广域测量系统的潮流转移识别算法,引入了用于估算发生潮流转移后电网潮流分布的潮流转移因子的概念,并给出了严格的定义与计算方法,提出了可识别潮流转移的广域后备保护方案。在3机系统进行了潮流转移仿真,结果表明该广域后备保护方案具有良好的识别潮流转移能力。

电力系统广域后备保护中的贝叶斯网故障诊断方法

提出一种广域后备保护中的基于贝叶斯网的故障诊断方法,将传统保护测量元件的动作信号作为证据,权衡证据信息量、诊断模型规模与诊断实时性要求来划分诊断区,分析了保护误动、拒动的随机特性,根据各保护的保护范围的特点,建立诊断区故障诊断模型。算例结果表明该方法正确、有效,具有较强的容错能力。

基于潮流转移因子的广域后备保护方案

针对潮流转移引起的连锁跳闸问题,分析了现有后备保护方案存在的缺陷,提出了一种基于广域测量系统(WAMS)的可识别潮流转移的新型后备保护方案,引入了用于估算发生潮流转移后电网中潮流分布的潮流转移因子(flowtransferringrelativityfactor,FTRF)的概念,推导了FTRF矩阵的计算方法。对新英格兰10机39节点系统进行了潮流转移的仿真计算,验证了所提出广域后备保护方案的有效性。

交流系统横向故障对HVDC100Hz保护影响及特性分析

交流系统故障会引起直流后备保护动作。首先利用开关函数法分析得出对直流后备保护影响的主要因素是交流系统负序及3次谐波分量,而负序分量是最主要因素;然后采用对称分量法对影响直流后备保护的主要因素进行分析:交流系统主要故障参数如故障类型、地点、无功补偿、短路比等发生变化时,对直流后备保护的影响是不同的,有的呈现单调性、有的随故障类型及运行方式而异;最后利用文中分析确定反时限保护的动作范围。

关键后备保护过负荷闭锁方案研究

针对电网中关键位置后备保护过负荷跳闸易于引发连锁事故的情况,提出了一种适于在保护安装处实施的过负荷跳闸闭锁方案。根据主、后备保护配合原则,当区内故障导致后备保护动作时,必然有故障两侧的主保护或断路器动作信息,后备保护应开放;反之,若后备保护未收到任一主保护、断路器动作信息,则可判定过电流是过负荷造成的,应在线路热稳定极限前可靠闭锁后备保护。据此,文章提出了一种关键后备保护过负荷闭锁方案,详细给出了后备保护过负荷闭锁实现判据、信息搜索方法及程序流程,并进一步分析了提出方案在信息缺失、相邻变电站直流消失等情况下的动作行为。方案原理简单可靠,所需信息量少,在实际电网中具有可行性。

基于光纤网的后备保护系统的研制

在继电保护体系中,后备保护不正确动作对系统的影响非常大,随着电网结构日趋复杂和运行方式日益灵活,后备保护的整定也日益复杂和难以协调,这也是造成电力系统级联跳闸的主要原因。文章研制了基于光纤网的后备保护系统,利用网络和通信技术,在传统后备保护系统中增设了集中智能控制处理环节,增强了电力系统安全防御第一道防线的安全可靠性。文章阐述了该系统的结构、功能设置和算法, 并进行了详细的仿真,仿真结果验证了该保护方案的可行性和优越性。

多环电网方向保护整定计算中形成有向简单回路的新方法

在高压或超高压电网的距离保护和零序保护的整定计算过程中,首先要确定全网的最小断点集(MBPS),然后在断点集的保护安装处打开断点,使得全网变为辐射网络。其中,多环复杂电网中有向简单回路的确定是求解最小断点集的关键,也是其必要步骤之一。为了最大限度地减少多环复杂电网中有向简单回路的计算复杂性,该文提出了一种保护依赖度和主/后备保护依赖集的新概念:将所有有向简单回路的形成过程归结为环网中所有保护依赖度大小的比较和保护依赖集的不完全深度优先搜寻过程。通过比较保护依赖度的大小来确定每次方向回路搜索的起始点,并通过对保护依赖集的深度优先搜索来确定所有有向简单回路。该方法能统一处理环网中的‘T’形接线、辐射线路等保护的配合问题。算例表明该方法简单有效,显著地降低了计算的复杂性,可方便地应用于高压或超高压电网的距离保护和零序保护的整定计算。

基于广域网和多智能体的自适应协调保护系统的研究

介绍了一个基于广域网和多智能体的自适应协调保护系统(MAWBACPS)。系统利用IP广域网实现电网广域信息的实时交换;利用多Agent系统在解决分布式在线问题的合作求解能力,实现保护之间动作的协调。提出了尽力自适应的协调保护新思想以及线路电流后备保护的网络化自适应整定的新方法。论文还介绍了MAWBACPS的结构、通信机制、协调控制策略以及相关的智能体设计。基于上述思想和方法研制了仿真系统,仿真试验结果表明:自适应定值计算所需的时间可以被控制在允许的范围内,从而在一般情况下均可实现电网后备保护的自适应协调动作。

基于本地多信息的后备保护研究

后备保护是电力系统保护中的重要组成部分,但随着电力系统的日益增大,对采用阶梯型时限整定后备保护,很难实现保护范围与时间整定配合。为解决上述问题,提出一种基于本地多信息量的后备保护方法,揭示了变电站故障与故障表现的信息间的关系,用关系矩阵实现信息融合。对方法的构成、动作原理及相关问题进行了详细介绍。分析表明,该方法简洁易行,具有较强的容错性和可扩展性。

广域后备保护故障识别方案

在广域信息基础上,提出了一种基于集中式结构的故障识别方案,根据各序分量排序情况确定故障区域,利用方向和纵差原理来判别故障元件。启动方式保证了经高阻短路故障情况下保护启动的灵敏性;故障区域划分方法既能缩小故障搜索范围,又能准确涵盖各故障元件;故障判别算法能够快速、准确地识别出线路及母线的简单、复合故障。提出了在断路器拒动、一点或一个站信息丢失情况下的故障识别策略。基于河北南网系统实际参数和运行断面进行了大量仿真,仿真结果验证了该方案的合理性和有效性。

数据保护技术在上海电网调度自动化系统中的应用

从数据保护的角度介绍了多数据源、数据存储备份、服务器容错、数据恢复等数据保护技术,主要阐述了这些技术在上海电网调度自动化系统中的应用,它们为电网调度的数据和系统的高可靠性、可用性提供了有效的技术支持,从而说明信息技术的成熟应用为电网调度的安全经济运行打下了良好的基础。

计及暂态过程的多支路切除潮流转移识别算法研究

潮流转移引起的连锁跳闸是导致世界各国大停电事件发生的重要因素,严重地威胁着电力系统的安全运行。该文针对多支路连锁切除事件引发的潮流转移问题,将潮流转移因子进一步从单支路切除情况推广到多条支路连锁切除的情况,根据潮流在支路间的折返过程推导了发生多支路连锁切除事件时潮流转移因子的计算公式;并在结合计及暂态过程的支路电流估算的基础上,提出了发生多支路连锁切除事件后,基于广域测量系统(WAMS)有限测点下的支路电流估算方法与潮流转移识别算法。新英格兰10机系统仿真结果验证了文中提出的支路电流估算方法与潮流转移识别算法的有效性。

高阻抗电力变压器涌流特性及其对保护影响的研究

高阻抗变压器以其限制短路电流的优势已得到广泛应用。其中高压绕组内置型高阻抗变压器涌流问题将比普通变压器更为突出。近几年,电网中多次出现这类变压器投运时邻近设备的后备保护误动事件。从绕组结构入手,明确了变压器磁通分布和等值电路参数的对应关系。根据变压器零模涌流解析表达式和几种变压器自互漏感参数的差异,指出内置变涌流幅值更大衰减更快的特征并得到了仿真的验证,揭示了零模涌流导致保护误动的原因。对后续改进仿真和试验的平台、深化研究的方向进行了展望。