超高压输电线路接地电抗继电器研究

分析了输电线路在各种运行方式情况下零序电抗继电器(即以零序电流为极化量的接地电抗继电器)的动作特性.结果表明其位于送电侧、受电侧以及线路空载时具有不同的保护性能,同时在线路出口故障时存在死区.以负序电流作为极化量,利用保护安装侧电源电压相位判定同相点,实现了接地电抗继电器的改进动作判据.新判据解决了出口高阻故障保护拒动问题.提高了受电侧或空载线路上的接地电抗继电器抗高阻故障的能力.理论分析与仿真测试验证了接地电抗继电器改进判据具有较高的可靠性与灵敏性.     

跨电压等级同杆四回线接地距离保护的研究

详细分析了零序互感对接地距离保护的整定计算以及保护的动作特性的影响,推导了在不同运行条件下同杆四回线的零序补偿系数的计算公式, 并且对各种情况下的零序补偿系数进行比较以确定在整定计算中采用的算法从而保证接地距离保护的正确动作。在此基础上,给出了不同电压等级同杆四回线零序补偿系数的计算方法以及补偿电压的计算方法,且对于带补偿系数的接地距离保护进行了仿真研究,仿真结果表明,该接地距离保护的抗过渡电阻能力比较差。为了提高接地距离保护的抗过渡电阻能力,研究了接地多相补偿距离继电器在不同电压等级的同杆四回线的接地保护中的应用,详细分析了过渡电阻对零序电抗继电器的影响。该零序电抗继电器具有较强的抗过渡电阻的能力,对于不同电压等级的同杆四回线路,不失为一种有效的接地保护方式。     

跨电压等级同杆四回线接地距离保护的研究

详细分析了零序互感对接地距离保护的整定计算以及保护的动作特性的影响,推导了在不同运行条件下同杆四回线的零序补偿系数的计算公式,并且对各种情况下的零序补偿系数进行比较以确定在整定计算中采用的算法从而保证接地距离保护的正确动作.在此基础上,给出了不同电压等级同杆四回线零序补偿系数的计算方法以及补偿电压的计算方法,且对于带补偿系数的接地距离保护进行了仿真研究,仿真结果表明,该接地距离保护的抗过渡电阻能力比较差.为了提高接地距离保护的抗过渡电阻能力,研究了接地多相补偿距离继电器在不同电压等级的同杆四回线的接地保护中的应用,详细分析了过渡电阻对零序电抗继电器的影响.该零序电抗继电器具有较强的抗过渡电阻的能力,对于不同电压等级的同杆四回线路,不失为一种有效的接地保护方式.     

含有分布式电源电网的故障特性影响因素分析

本文在PSCAD/EMTDC中建立并入电网的分布式电源仿真模型,仿真了分布式电源自带故障限流器、不同种类的发电机和中性点不同接地方式时分别发生故障情况时的故障特性,得知进行保护配置和整定时,应该考虑到分布式电源和电力电子接口器件自身的保护作用;异步发电机在系统发生故障时,故障特性会与同步电机有很大不同;分布式电源并网后,系统发生故障时的故障特性与系统的中性点接地方式有关;在异步风力发电机作为分布式电源的情况下,故障时在分布式电源侧检测到的故障电流几乎全部为零序故障电流,非故障相电流与故障相电流近乎相同,使保护的正确动作受到很大影响。     

含逆变型分布式电源的微网故障特征分析

微网中的微电源大多是逆变型分布式电源,其故障特征不同于传统的同步发电机,详细分析逆变型分布式电源的故障特征,以及由此类电源组成的微网的故障特征是微网保护的基础。在DigSilent仿真软件上建立了恒功率控制和恒电压频率控制的逆变型分布式电源,以及孤岛和并网2种运行模式下微网的仿真模型,分析线路发生不同故障时电源侧及故障...     

基于负序电流注入的光伏并网逆变器孤岛检测方法

孤岛运行时光伏电源继续向负载供电,会给检修人员和用户设备带来安全隐患,快速有效地实现孤岛检测具有重要意义。提出了一种通过并网逆变器注入负序电流并检测公共连接点电压不平衡度的快速孤岛检测方法。通过合理投切负序电流注入降低了对电网的干扰,不受电网不对称故障的影响且无检测盲区。在光伏电源功率与负荷功率匹配、公共连接点电压和频率基本不发生偏移的情况下对该方法进行了仿真验证,结果表明即便在这种最不利于孤岛检测的情况下,该方法仍能快速准确地检测出孤岛运行状态。     

实用化的微网单相接地短路故障识别

为解决分布式电源微网在并网运行下快速感知公共配电网单相接地短路故障,确保公共连接点PCC处的有效保护,提出了一种故障分量加dq坐标变换的单相接地短路识别方法。利用PCC处的工频三相电压推算故障相故障分量电压,判别是否发生不对称短路故障,对三相故障分量电流进行正序、负序及零序分解,利用故障分量电压的有无决定是否进行零序电流补偿并进行dq变换,构造出故障电压、电流特征量判定单相接地短路故障,根据正、负序故障分量电流相位关系实现故障选相。仿真结果表明,基于故障分量和dq变换的单相接地故障识别方法是有效的和实用的,该方法能准确识别单相接地故障,实现故障选相,从而为微网的运行提供参考依据。     

实用化的微网单相接地短路故障识别EI北大核心CSCD

为解决分布式电源微网在并网运行下快速感知公共配电网单相接地短路故障,确保公共连接点PCC处的有效保护,提出了一种故障分量加dq坐标变换的单相接地短路识别方法。利用PCC处的工频三相电压推算故障相故障分量电压,判别是否发生不对称短路故障,对三相故障分量电流进行正序、负序及零序分解,利用故障分量电压的有无决定是否进行零序电流补偿并进行dq变换,构造出故障电压、电流特征量判定单相接地短路故障,根据正、负序故障分量电流相位关系实现故障选相。仿真结果表明,基于故障分量和dq变换的单相接地故障识别方法是有效的和实用的,该方法能准确识别单相接地故障,实现故障选相,从而为微网的运行提供参考依据。     

平行线对接地距离保护运行特性的影响

用电压向量图和数字仿真的方法分析了双下偏极化接地距离继电器、工频变化量距离继电器、零序电抗继电器等在平行双回线的动作特性,最后提出了一种直接比较两回线零序电流的接地故障保护新方案.     

同塔双回线纵向故障特征分析及零序方向保护改进

同塔双回线在发生不对称纵向故障时,由于负荷电流的转移,健全线路上会流过较大的不平衡电流,可能导致健全线路上带零序电压补偿的纵联零序方向元件误动。分析了同塔双回线纵向故障时零序、负序分量的特征,阐释了单相故障跳闸后健全线路上带零序电压补偿的零序方向保护误动的机理,并且提出了利用单回线负序分量信息的保护改进方法。在零序电流达到门槛值而零序电压不足时,引入负序电流门槛来判断是否启动零序电压补偿,并结合带负序电压补偿的负序方向元件来判断故障方向。仿真结果表明,所提方法在相邻线路发生不对称纵向故障时能有效闭锁本线路的方向保护,防止保护误动作;在本线路靠近对侧发生接地故障,本侧零序电压较低的情况下改进的零序方向保护有较高的灵敏度,能够可靠动作。     

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。     

Hidden failure identification and protection of multi‐grounding fault in secondary circuit of potential transformer

Hidden failures as potential faults in relay protection are lethal for power systems. Multi‐grounding fault in the secondary circuit of a potential transformer (PT) is a typical hidden failure. When this hidden fault happens, zero‐sequence voltage of computer relaying will shift. Then it will result in the mis‐operation of zero‐sequence directional protection, which may cause a cascading failure. In this paper, we analyze the impact on zero‐sequence directional protection caused by multi‐grounding fault first. Then in order to solve the problem, we analyze the characteristic of the affected voltage and current. We find that the zero‐sequence voltage of the special phase is in phase with its negative sequence voltage under normal circumstance, but this is not true in this hidden failure. As a consequence, we propose an identification method of multi‐grounding fault in a PT and a new zero‐sequence direction algorithm that can avoid the mis‐operation of the zero‐sequence directional protection. Finally, the results of simulation prove the correctness of the theoretical analysis and the effectiveness of the identification method and the new zero‐sequence direction algorithm. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

不同电压等级同塔四回输电线路零序电流补偿系数整定研究

不同电压等级同塔四回输电线路发生接地短路时,由于零序互感对接地距离保护的影响,测量阻抗产生的偏差可能导致保护误动或者拒动。为此在现有整定方法的基础上,同时计及零序互感和零序电容电流的影响,分析了不同电压等级同塔四回输电线路在不同运行方式下的零序电流的方向,对零序电流补偿系数的计算方法进行了改进,给出了同塔四回线路在各种运行方式下的零序电流补偿系数,提出了利用微机保护的定值切换来提高接地距离保护的动作性能的措施。最后利用PSCAD对不同电压等级的500 kV/220 kV同塔四回输电线路进行了仿真,仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

Residual Compensation for Ground Impedance Relay With Applications in UHV Transmission Lines

The impedance algorithm in distance protection for high voltage (HV) and extra high voltage (EHV) lines, although neglecting the influence of shunt capacitance, is able to produce satisfactory performance. However, the accuracy of the algorithm is significantly reduced when applying to ultra high voltage (UHV) lines due to the larger P.U. line shunt capacitance and longer transmission radius. Therefore, the distributed parameter model should be adopted, and the relay should be set based on the hyperbola function between measuring impedance and the fault distance. However, how to define and set the indexes in relay ever defined with lumped parameters, such as the residual compensation coefficient, is still unresolved. In response to this question, the paper models the UHV system with distributed parameters and introduces the concept of virtual equivalent line length controlled by zero sequence system impedance, and then proposes a novel residual compensation coefficient. Case studies and RTDS tests show that the relay with proposed coefficient offers good performance for the simulated cases. The results also can be extended into other applications, such as the design of zero sequence reactance relay, fault location, fault phase selection, power swing blocking, and load blocking components.      

发电机负序功率方向继电器动作分析

介绍了马鞍山第二发电厂发电机负序功率方向继电器在区外故障过程中的误动情况 ,通过分析该负序功率方向继电器的电原理图 ,而得到其动作特性。对比该负序功率方向继电器和纵向零序电压继电器所组成的匝间保护与传统的匝间保护接线方式的区别 ,因该负序功率方向继电器无常闭接点输出而不能起到传统匝间保护中的闭锁作用 ,但又按照传统匝间保护接线 ,因此造成了误动。根据问题所在提出了解决问题的方法     

一种基于方向元件的微网保护控制方案

随着新能源利用的不断提高,微电网受到了越来越多的关注。在微网孤岛运行结构特点研究基础上,提出了一种基于负序方向元件的微网孤岛运行保护方案。该方案只需比较保护安装处的负序电压与电流的相角差即可判别故障方向,且具有很好的抗过渡电阻能力。基于PSCAD/EMTDC搭建的仿真模型验证了结论的正确性。     

新型微机电抗器保护的研制与开发

分析了目前超高压并联电抗器保护所存在的一些问题，包括电抗器匝间短路保护灵敏度与可靠性、电流互感器暂态特性不一致对差动保护的影响等。介绍了新一代数字式电抗器成套保护装置的总体设计思想(双主双后配置)、新型高灵敏度高安全可靠的匝间短路保护原理以及考虑电流互感器暂态特性不一致的差动保护原理。新型电抗器匝间短路保护由自适应补偿的零序功率方向元件、零序阻抗元件、故障开放元件、谐波闭锁元件以及具有工频变化量浮动门槛的匝间短路保护启动元件共同构成。给出了这些保护原理的数字仿真、动模试验及现场运行结果。     

大型风电场对工频故障分量距离保护影响的研究

随着风力发电技术日趋成熟,越来越多的大型风电场开始投入运行。由于风电场运行方式的变化及其弱电源特性,会对输电线路的保护造成一定的影响。研究了工频故障量距离保护的基本原理及风电场运行方式的多变性,并在此基础上进一步分析了风电场的运行方式的变化和弱电源特性对保护的影响,通过利用电压相量图分析保护判据的比相表达式提出了对传统距离保护的改进。通过分析可知,在发生金属性故障时,工频变化量距离继电器几乎不受风电场运行方式的影响,但由于风电场正、负序等值阻抗较系统阻抗大,使得相间保护耐受过渡电阻的能力很小,而受风电场零序阻抗较大的影响,接地保护耐受过渡电阻的能力较强。以Matlab/Simulink为平台建立了风电场并网的仿真模型,研究了风电场对保护的影响及对比保护改进前后在故障时的动作行为,仿真结果与理论分析相吻合。     

基于分布参数模型的风电系统长距离送出线时域距离保护

传统工频原理距离保护易受风电系统故障特征的影响,基于集中参数模型的时域距离保护原理较适应于风电系统送出线。但考虑到该原理忽略分布电容的影响,当故障发生在风电系统长距离送出线时,可能造成距离I段保护发生暂态超越现象。因此,提出一种基于分布参数模型的风电系统长距离送出线时域距离保护原理。基于分布参数模型,通过保护安装处的电压、电流时域信息求得距离I段整定处的电压、电流时域信息,代入时域故障测距方程中,求得整定点与故障发生处的故障距离。通过与距离I段整定距离求和获得故障测量距离,实现保护动作。仿真结果表明,该原理不受长距离送出线分布电容的影响,具有较强的抗过渡电阻性能,优越于基于集中参数模型时域距离保护。     

高压电网自适应接地距离保护研究

为提高接地距离保护对高压电网高阻接地故障反应的灵敏性,提出了一种对过渡电阻Rg具有高度自适应动作边界的新型动作判据。根据接地阻抗继电器自适应动作判据的构成原则,在分析了负序电压极化的自适应阻抗继电器动作特性的基础上,分析了负序电压移相极化阻抗继电器的移相控制方法、移相极化的工作性能。分析表明,将负序电压根据近保护安装点侧系统的负序阻抗角的大小适当移相后作为极化电压,接地阻抗继电器对Rg不但有更好的自适应性,也保持了其方向动作的明确性。MATLAB仿真结果表明,新的动作判据确实提高了继电器对保护范围末端高阻接地故障动作的灵敏性和自适应性。