110 kV线路距离保护的复合选相元件

准确有效的选相元件是高压输电线路采用单相自动重合闸的前提。该文通过分析目前微机保护中选相元件的不足,提出了电压电流突变量选相元件、电压电流序分量选相元件结合阻抗元件、方向元件以及瞬时值判断元件相结合的复合选相元件,能够准确地判断故障类型及故障相别。大量的PSCAD仿真表明其较好的准确性,是高压线路实现单相重合闸较为理想的选相元件。     

110 kV线路距离保护的复合选相元件

准确有效的选相元件是高压输电线路采用单相自动重合闸的前提.该文通过分析目前微机保护中选相元件的不足,提出了电压电流突变量选相元件、电压电流序分量选相元件结合阻抗元件、方向元件以及瞬时值判断元件相结合的复合选相元件,能够准确地判断故障类型及故障相别.大量的PSCAD仿真表明其较好的准确性,是高压线路实现单相重合闸较为理想的选相元件.     

选相及方向元件在风电接入系统中的适应性分析

对传统选相及方向元件在风电接入系统中的适应性进行了研究分析。传统选相和方向元件均基于故障序分量网络分析,故障期间风电系统正负序阻抗相差较大且幅值远大于常规电网的特点使得风电侧正负序电流分支系数具有较大偏差,从而造成了基于正负序电流分支系数近似相等的传统选相和方向元件并不适用于风电接入系统。PSCAD建模仿真和现场故障录波数据验证了适应性分析结论。最后基于适应性分析结论给出了风电接入系统的选相和方向元件建议。     

一种电流故障分量高压线路保护选相元件

准确有效的选相元件是高压输电线路采用自动重合闸的前提，分析了线路发生不同故障情况下电流序分量之间的关系，提出了基于电流序分量间相位关系和幅值关系的选相新原理，对于接地故障，先利用零、负序电流相位关系判断故障发生在A，B还是C区，每个区域对应一种单相接地故障和一种两相短路接地故障；再用正序电流突变量和负序电流之间的相位关系来确定对应区域内的具体故障相别，该选相元件原理简单，相区划分的裕度角大，不受系统正序抗和负序阻抗不相等的影响，并且有很强的耐过渡电阻能力，EMTP仿真结果和动模实验表明，该选相元件能有效可靠地选出故障相，完全能满足现场要求。     

适用于双馈风电场的改进电流突变量选相元件

应用于双馈风电场的电流突变量选相元件受风电场特殊的暂态特性影响,其动作性能受到了严峻的挑战。从双馈风电场故障前后等效电势和阻抗的变化特点出发,分析了电流突变量选相元件受风电场影响的详细机理;提出了一种基于正序故障电流补偿的改进电流突变量选相方案,该方案能够消除风电场暂态特性的变化对选相结果造成的影响;仿真实验结果表明所提方案显著改善了传统电流突变量选相元件的性能。     

配合于零序电抗继电器的方向性选相元件

针对零序电抗继电器有较强的抗过渡电阻能力，但没有方向性和选相功能的特点，本提出采用负序突变量方向元件来判别故障方向，采用正序电流作为极化量的选相元件来选相，即方向性选相元件。该元件与零序电抗继电器相配合，具有很强的抗过渡电阻能力，方向性明确，且能正确选相。     

一种基于电流电压序分量的模糊选相元件

在对2种传统的序分量比相选相元件的动作特性进行深入分析的基础上,针对在特殊故障情况下(弱电源侧故障和转换性故障),电流序分量可能存在的误判问题,提出一种基于电流电压序分量的模糊选相元件。该元件应用模糊逻辑的思想,将ΔI.1/I.2和I.0/I.2电流序分量比相选相元件与ΔU.1/U.2和U.0/U.2电压序分量比相选相元件有机地融合在一起,充分发挥了电流序分量比相选相和电压序分量比相选相元件各自的优势。该元件在原理上创新性地通过故障相区的比较来实现故障选相,不需要配合其它的判别方法,也不需要用户进行整定计算。仿真结果表明,通过合理地设置选相判据的权重及动作阈值,该元件不但可对一般故障类型的故障相别做出准确判断,而且在特殊故障情况下,也能实现正确选相,选相结果不受过渡电阻和系统运行方式的影响,具有较强的鲁棒性。     

基于双端量的半波长交流输电线路故障选相方法

半波长交流输电线路电压等级高,故障后需要选相跳闸。但是半波长输电线路独特的电气特征使得传统的故障选相方法不再适用。文中提出了一种基于双端电气量的半波长交流输电线路故障选相方法。将两端相间电压、相间电流进行组合变换,换算到短路点正负序短路电流,从而判断故障相。基于电磁暂态仿真软件PSCAD搭建特高压半波长输电线路仿真模型。仿真结果表明,该故障选相方法不受故障位置、过渡电阻、弱馈等因素的影响,在半波长交流输电线路发生短路故障时,能快速正确地实现故障选相。     

220～500千伏综合重合闸的选相元件分析

<正> 一、概述 在220千伏以上超高压系统中,选相元件是综合重合闸的重要元件。当线路单相故障时,它应能正确地判别故障相,以实现选相,单相跳闸并重合闸。 关于选相元件,其种类很多,诸如电流选相、低电压选相、方向阻抗选相以及二相电流差突变量选相等等。目前,我国220千伏系统中,几乎全部采用方向阻抗选相元件,它在直接金属性短路中,有良好的选相性能。但是,当单相弧光接地或同杆并架双回线不同名故障时,有可能拒动或误选相,因此,有必要探索新的选相元件。 在500千伏综合重合闸中,采用了二相电流差突变量选相元件,其性能优于方向阻抗元件,但仍不能解决同杆并架双回线的选相问题。     

弱电侧选相元件的探讨

相电流差突变量选相元件和电流序分量选相元件在数字式高压线路保护中得到了广泛的应用,但在弱电源系统中存在电流量自身无法克服的困难而不能正确工作。该文利用某电网一端为弱电源的220kV线路发生单相故障的录波数据,通过仿真计算,分析比较了3种电流突变量选相元件的性能,同时分析了目前弱电源识别方法存在的问题。在理论分析和仿真计算的基础上,提出了有效识别弱电系统的方法,并给出了弱电侧选相问题的解决方案。     

逆变型电源接入对选相元件的影响分析

大规模逆变型电源并网故障情况下采取正序分量控制策略,仅输出正序电流,导致逆变型电源侧正、负序电流分配系数严重不相等。从故障序阻抗特性出发,对含大规模逆变型电源送出线路基于传统相电流差突变量幅值关系和序电流故障分量间相位关系的选相元件动作特性进行分析。逆变型电源侧选相元件不能正确选相;系统侧选相元件动作性能受逆变型电源接入影响较少,基于PSCAD的仿真结果验证了理论分析的正确性。最后,对可能应用于含大规模逆变型电源接入的联络线选相元件判据进行了展望。     

强磁弱电环境下序分量方向的综合判据及其仿真

在强磁弱电环境下的纵联零序方向保护有可能误动。考虑到双回线互感一般仅对零序分量产生明显影响,同时注意到系统中各站点间的负序转移阻抗远小于零序转移阻抗,单相接地故障时负序电压通常大于零序电压这一特点,提出了基于负序分量补偿的方向保护综合判据。判据进行了周密的实用化考虑,利用故障后负序电压与电流的相位关系来判别故障反方向,在深入分析判据动作特性及灵敏度的基础上,按照故障特征的差异逐步提高灵敏度,综合构成了较完善的纵联接地方向保护方案。实例验证与仿真结果均表明,由该负序分量把关的纵联零序方向保护在强磁弱电环境下,能够可靠判别故障方向,并具有良好的可靠性与选择性,从而有效改善了纵联接地保护的性能。     

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。     

角形级联型STATCOM不平衡工况下的无功功率控制策略

针对电压不对称工况下级联静止同步补偿器(STATCOM)的无功功率控制问题,提出一种适用于角形级联型STATCOM的柔性无功控制策略,通过改变正序和负序无功功率指令值的比例,能够在电压不对称工况下柔性地调节输出的正序和负序无功功率,改善公共连接点电压。结合应用于常规两电平的柔性无功控制策略与角形STATCOM电流控制指令求解方法,利用相量分解法,推导了电压不对称工况下的零序电流和相电流解析表达式,所提策略利用电压和电流瞬时值实时计算电流指令,具有较好的动态性能,同时根据推导的相电流表达式可以实时限制相电流幅值最大值,在提供无功功率的同时可以确保STATCOM运行在安全范围以内,提高了STATCOM的工程实用性。最后,仿真验证了所提方法的正确性和有效性。     

Short-circuit current calculation method for partial coupling transmission lines under different voltage levels

In power system, there are partial coupling lines under different voltage level because of the development of power system. When faults occur on these lines, zero-sequence mutual impedances bring difficulty to short-circuit calculation. To solve the problem, a new method is proposed in this paper. First, the three phase components are transformed to independent positive-sequence, negative-sequence and coupling zero-sequence components. Then the coupling zero-sequence is decoupled using the idea of six-sequence component method, namely recirculating current method. Finally, the system impedances and impedance of the non-coupling part are modified by comparing the relationship between sequence voltages and sequence currents of the newly defined decoupling method and symmetrical component method. According to the boundary condition, the composite sequence networks are obtained and the short-circuit current can be calculated easily. The PSCAD simulation result of short circuit analysis and calculation indicate that the proposed decoupling method for partial coupling line is appropriate. The short circuit calculation based on the decoupling method is easy to implement. The calculation method is practical and the calculation accuracy is not affected by fault type, different voltage grade and fault resistance.     

不平衡电压下的MMC控制策略研究

模块化多电平变流器MMC(modular multilevel converter)在高压直流输电领域有着众多优势,在未来传输新能源电能有着重要作用。在不平衡电压下,基于交流有功功率的分析,设计了基于正、负序控制的电流控制器,消除有功功率二倍基频波动。同时,MMC桥臂环流包含正、负、零三序分量,传统环流控制器(CCSC)仅考虑了负序分量,因而并不适用不平衡电压。在瞬时功率理论分析的基础上,提出并设计了一种基于直接控制环流正、负、零三序分量的环流控制器。通过Matlab/Simulink仿真平台,与传统二倍频负序旋转坐标变换的环流控制器对比,验证了所提出控制器的有效性。     

基于序分量综合阻抗的母线保护原理

提出了母线正序故障分量综合阻抗、负序综合阻抗和零序综合阻抗的概念,通过分析母线区内、外故障时3种综合阻抗的特征,分别利用阻抗幅值和相角构成了基于正序故障分量综合阻抗、负序综合阻抗以及零序综合阻抗的母线保护原理。3种保护原理在母线区内、外故障时特征明显,判据简单、易整定,而且原理本身不受3/2断路器接线的母线区内故障汲出电流以及过渡电阻的影响。当母线区外故障电流互感器(TA)饱和时,利用各个序分量综合阻抗相角所构成的TA饱和识别判据能够可靠地将母线保护闭锁,从而避免保护误动;当母线区内发生故障有TA饱和时,保护性能不受影响,能够可靠地快速动作。基于正序故障分量综合阻抗的母线保护原理可以反映各种类型的母线故障,对于最严重的三相短路故障可以快速切除;基于负序、零序综合阻抗的母线保护原理则可以在故障后长期应用,不受系统振荡的影响,而且对于高阻接地故障依然能灵敏动作。3种保护原理可构成完整的母线保护方案。EMTP仿真结果验证了新原理的有效性和可行性。     

交流电网不平衡情况下电压源换相直流输电系统的控制策略

推导了交流电网不平衡情况下电压源换相高压直流输电系统(voltage source converter based high voltage direct current transmission,VSC-HVDC)电磁暂态模型,提出了适用于该场合的抑制直流电压二次波动的控制策略。通过分析αβ坐标与dq+和dq-坐标之间的变换关系,得出结论：在正序旋转坐标下正序分量为直流量,负序分量是频率为100 Hz的交流量;而在负序旋转坐标下负序分量为直流量,正序分量是频率为100 Hz的交流量。通过简化交、直流侧电路,建立考虑换相电抗器损耗的交流系统不平衡情况下VSC-HVDC系统电磁暂态数学模型。为了抑制发生不平衡故障时直流电压的二次波动给VSC阀和直流电容器产生额外应力等问题,设计基于正、负序旋转坐标系的双电流内环控制器和直流电压外环控制器。仿真结果证明所提出的数学模型正确、可靠,所提出的控制策略能够有效地抑制直流电压二次波动。     

Microgrid Fault Detection Method Coordinated with a Sequence Component Current-Based Fault Control Strategy

The fault characteristics of microgrids are affected by the penetration of inverter-interfaced distributed generators (IIDGs). It makes conventional protection schemes no longer applicable. With different grid codes in different countries, IIDGs need to adopt different positive-sequence low-voltage ride-through (LVRT) control strategies during LVRT. Therefore, conventional protection schemes have to be modified according to the specific microgrid structure and the IIDGs'' LVRT strategy. In order to adapt to different grid codes, a sequence component current-based fault control strategy and a coordinated microgrid fault detection method are proposed in this paper. The fault control strategy of IIDGs comprehensively considers the coordination between voltage support and fault characteristics generation, where the sequence currents are controlled separately. The positive-sequence current control strategy aims at supporting the microgrid voltage, whereas the negative-sequence current control strategy aims at generating or enhancing specific fault characteristics. Based on the proposed fault control strategy, the grid-feeding IIDGs can be equivalent to current sources and generate or enhance the negative-sequence fault characteristics in the equivalent additional networks of negative-sequence components. The fault feeder can then be accurately located by analyzing the phase relationship between the negative-sequence fault components of voltage and current phasors. A coordinated microgrid fault detection method based on the fault control strategy of IIDGs is proposed. The proposed fault control method makes the fault component protection principle applicable to all types of faults under any operational modes of microgrids. Finally, the correctness and effectiveness of the proposed coordinated fault control and protection strategy are verified in PSCAD/EMTDC.     

单电源多级串供型输电线路距离保护误动原因分析及改进

结合一起单电源多级串供型输电线路距离保护误动的事例,详细探讨了保护误动的原因,分析指出:输电线路在保护安装处近区发生区外单相接地故障时,由于分布电容的影响,判断故障方向的负序方向元件将落入正向区内,引起保护误动.为解决上述问题,在传统负序方向元件判据的基础上提出了一种基于正序电流和负序电流之间相位关系的故障方向判据,并给出了正方向的动作区间.经PSCAD/EMTDC仿真,验证了该方向判据不受过渡电阻的影响,解决了保护安装处近区发生区外故障时距离保护误动的问题.