基于参数识别的时域长线距离保护

对于传统距离保护用于远距离输电时受线路分布电容影响存在暂态超越的问题,给出了一种基于参数识别的时域距离保护新算法。在分布参数线路模型下,根据保护安装处电压、电流计算出保护整定点的电压、电流,再根据微分方程距离保护算法判别区内、区外故障,并利用插值法解决了长线距离保护在低采样频率下无法计算沿线电压、电流分布的问题。仿真结果表明,在特高压长线路末端故障情况下仍能够正确判别区内、区外故障,有效地防止了暂态超越。该方法对采样频率要求不高,不受线路分布电容和非周期分量的影响,提高了长线距离保护的动作可靠性。

克服距离保护暂态超越的新方法

暂态超越现象的存在,使得距离保护I段的作用受到很大限制,保护范围大大缩小。分析了电容式电压互感器(CVT)和电流互感器(TA)的传变特性,指出了由于CVT和TA传变特性不一致引起的二次侧电压电流非周期分量无法平衡是导致距离保护暂态超越的根本原因。在微分方程算法的基础上,提出了一种通过在电压互感器二次侧叠加一个综合的衰减非周期分量使二次侧电压电流非周期分量基本平衡,从而提高保护精度、改善暂态超越的新算法。由于使用了最小二乘拟合算法,该算法自身就具有很好的滤波特性。经过EMTP仿真和实际现场数据验证,证明了该算法原理上的正确性和可行性,有很好的实用价值。

交直流混联系统对距离保护暂态超越的影响及解决措施

针对传统的距离保护应用于交直流混联系统,特别是当直流系统发生换相失败时存在暂态超越的问题,分析发现交直流混联系统直流侧发生换相失败时,故障暂态信号中含有大量衰减缓慢的低频分量、非周期分量及高频分量,这是引起距离保护暂态超越的根本原因.同时,给出一种先利用分布参数模型将保护安装处的电压、电流补偿至整定点,再采用R-L线路模型建立微分方程,识别出整定点与故障点之间距离的保护方案.动模数据仿真结果表明,该方案在特高压、长线路末端故障时能够有效地防止暂态超越,不受线路分布电容、低频分量以及非周期分量的影响,提高了长线距离保护的动作可靠性.

电压互感器和电流互感器暂态特性对距离保护算法的影响

对距离保护暂态超越产生的原因进行了详细分析,并给出了结论.对于采用解微分方程算法的距离保护,当电容式电压互感器(CVT)和电流互感器(CT)暂态特性一致时,它们对解微分方程算法没有影响,反之则会引起暂态超越.通过建立两者的数学模型,分析并比较两者在传递非周期分量时暂态特性的差异发现,由于CVT和CT的传变特性不一致而引起的二次侧电压和电流中非周期分量无法平衡是导致距离保护暂态超越的根本原因.EMTP故障仿真和现场录波试验表明,CVT和CT的非周期分量衰减时间分别为10 ms和40 ms,即CVT后非周期分量比CT后非周期分量衰减快,因而会导致距离保护因为暂态超越而误动作.

基于快速相量提取算法的距离保护方案

傅立叶算法和最小二乘法在传统距离保护中得到了广泛应用,但2种算法均存在原理上的固有缺陷,提出了一种新的快速相量算法。该算法基于最小二乘矩阵束的原理,对补偿矩阵进行降阶处理,缩减了计算量,提高了计算效率。该方案首先利用快速相量算法提取工频分量,然后基于输电线路RL模型,利用工频测距方程,进行区内、外故障位置的判别。该方案采用的是单端电气量计算,大大提高了保护动作的灵敏性。理论分析和仿真结果均表明,该保护方案具有计算量小,精度高、受数据窗影响小等特点,具有一定的实用价值。

超高压线路等传变快速距离保护

基于输电线路等传变理论分析可知,电容式电压互感器(capacitive voltage transformer,CVT)的暂态特性会造成参与距离保护计算的电压和电流经过的传变环节不一致,是引起距离保护暂态超越的重要因素。因此提出一种等传变快速距离保护方案,使保护安装处的三相电压和电流与故障点电压经过相同的传变环节,新方法主要包括3个步骤,即故障点电压的重新构造、虚拟数字传变以及求解R-L模型微分方程。ATP仿真结果表明,所提方法能有效地减小了CVT引起的暂态误差,故障后15 ms左右测距误差不超过5%,明显优于基于CVT暂态误差估计或系统线路阻抗比的各种自适应保护算法(测距误差不超过5%一般需要30 ms以上)。

基于PRONY算法的电容式电压互感器暂态基波辨识

为克服电容式电压互感器(CVT)的暂态过程引起的故障电压的测量误差,从而引起距离保护的超越,该文提出了一种基于Prony算法的新方法:在对系统进行仔细的考察后,确定了计算所需的阶数,并在考虑噪声的基础上直接计算CVT暂态信号中的基波分量,不需知道任何CVT参数,仅用1个周波左右的时间即可得到正确的值。文中以EMTP(电磁暂态仿真软件)的信号作为源信号,将Prony算法与全波傅立叶算法相比较,比较结果验证了算法的可行性与正确性。

基于参数识别原理的串补线路距离保护

以串联补偿(简称串补)线路的暂态物理模型为基础,基于参数识别原理提出一种适用于串补线路的距离保护方法。该保护利用系统故障时的暂态信息识别串补线路的电感参数来反映故障点到保护安装处距离,克服了串补电容带来的超越问题,并将故障点相对于串补的位置转化为待识别的未知量,实现串补前故障与串补后故障算法上的统一,无需事先识别故障点相对串补的位置,无需与传统保护配合。识别过程仅利用金属氧化物压敏电阻(MOV)导通前一段时间的暂态信息,避开了MOV非线性影响。该保护仅利用单端电气量,无需通信通道,易于实现。算例仿真结果验证了该方法的有效性和适用性。

基于SVD-prony的消除暂态超越的新算法

提出一种基于奇异值分解的普罗尼SVD-prony(singular value decomposition-prony)的可有效消除暂态超越的距离保护新算法。首先,用prony(普罗尼)算法在半个周波内对故障信号进行分析,并用奇异值分解的方法确定模态阶数,实现故障电气量的较精确估计;其次,根据SVD-prony拟合误差构造自适应判据,修正距离保护的整定值,进一步避免暂态超越。参照中国电力科学研究院西北750kV线路动模实验参数,建立ATP仿真模型,结合Matlab仿真保护程序,验证了所提算法的可行性和实用性。

利用二次函数修正微分方程不平衡量的距离保护算法

暂态超越现象的存在,使得距离保护Ⅰ段的作用受到很大限制,保护范围大大缩小,在高压电网甚至超高压电网中,暂态超越现象尤其严重。文中利用二次函数对微分方程中由于互感器特性不一致引起的不平衡量进行修正,能够防止距离保护的暂态超越现象,使得距离保护的动作速度显著提高,保护动作特性明显改善。通过动模数据和实际现场保护录波数据对算法进行仿真验证,结果表明所提出的算法能够明显改善距离保护Ⅰ段的保护性能,有效防止暂态超越。

克服电容式电压互感器暂态超越的新方法

为克服高压电网中普遍使用的电容式电压互感器(CVT)的暂态过程引起的故障二次电压的测量误差,从而导致距离保护的超越,在分析了故障时CVT的二次电压信号特点及传统的微机保护算法的缺陷,提出一种改进全波与改进半波傅氏算法相配合的新方法;该方法区别与其他方法不需知道CVT的内部参数,不需牺牲保护的速动性,运算速度快,有效滤除CVT二次信号的非周期分量;通过大量RTDS仿真结果表明,该方法能够在短时间内判断故障区域,将新方法与传统保护算法相比较,论证了新方法的可行性与正确性。

一种消除CVT暂态超越的新方法

高压线路保护中,当系统发生故障时,由于电压的降落,CVT将产生暂态效应,可能引起正方向距离保护的暂态超越。传统消除CVT暂态超越的方法是延时,这样就牺牲了保护的速动性。论文发现不同保护算法产生暂态超越的时刻是不同的,据此提出基于多种傅氏算法相配合来消除CVT暂态超越的新方法,EMTP仿真表明区外故障时,新方法可以在较短时内做出正确判断,可靠保证保护不误动;而区内故障时,新方法相较传统保护更为速动,从而全面提升了其性能。

基于RTDS线路保护装置的数字动模试验研究

基于RTDS(Real Time Digital Simulator)的动模试验比传统动模试验有很多优点,特别在一些特定故障情况下,可以准确模拟各种期望的系统特性。通过对线路保护装置的动模试验,特别对双回线中一条线故障引起另一条线功率倒向的模拟、TA饱和模拟、CVT(电容式电压互感器)暂态超越现象模拟,可以定量分析和检查保护的各种工况识别能力和保护的动态动作特性。

固定串补装置对特高压线路保护的影响及解决措施

为提高特高压线路输送功率,在特高压线路上安装了固定串补装置。分析了特高压串补线路在电压互感器不同的安装位置以及不同的故障点下,对线路保护距离元件和零序功率方向元件的影响,以及串补装置暂态过程产生的低频分量对线路保护的影响。介绍了特高压交流试验示范工程保护动模试验中暴露的与固定串补有关的问题及其解决办法。人工接地短路试验和多年的运行经验表明,经过优化完善的线路保护动作可靠,可以满足特高压交流系统安全稳定运行的需求。

降低集成电路距离继电器暂态超越的措施

本文介绍正在研制的新型距离保护装置,该保护采用多相补偿距离继电器作为测量元件,并采用集成电路实现其保护单元电路。着重研究了其中的滤波电路及方波整形电路,克服了此典继电器目前存在的暂态超越过大的问题,将暂态超越值控制在1%左右。结合动模实骏结果与数据分析,对该套保护进行了评价。