直流系统短路故障的快速识别与短路保护

提出了利用霍尔传感器测量直流系统回路电流、母线电压，以电流、电压综合判据快速识别直流系统短路故障的方法。采用可控直流断路器替代传统的熔断器法，将交流系统三段式微机电流保护原理应用于直流系统的短路保护，设计了辐射式Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ段直流供电回路，同时为防止在切除故障支路时因Ⅱ，Ⅲ段开关同时拒动，而由Ⅰ段开关切除故障引起的其他供电支路电源消失问题，对Ⅲ段直流供电回路采用了备用开关自投方案，并研制了直流系统三段式微机电流保护装置。分析了该装置的选择性、灵敏性、速动性和可靠性。通过对样机的仿真实验和现场运行，表明了该原理与方法的有效性和实用性。     

基于相电流间相位关联特征的馈线单相接地保护新原理

配电网单相接地故障时，故障馈线上的故障相暂态电流分量包含了所有馈线上非故障相的暂态电流分量，经复小波变换后故障馈线的各相之间形成幅值和相位之间相对关联特征。依据此特征提出了基于组合复小波频带等效相位判据构成单相接地保护新原理。该保护是依据三相暂态电流之间存在相位关联特征,经组合复小波变换提取频带等效相位特征构成保护相位特征判据，并在判据中引入消除坏数据影响的风险系数。大量仿真验证了所提出的保护原理能够准确地判别单相接地故障，具有较高的可靠性和灵敏度，无须整定计算，自适应能力强，适合于非有效接地方式的各种配电网；保护方式可直接融合于间隔单元中，并作用于一次性重合方式，可大大提高供电可靠性。     

适应配电自动化的馈线接地保护研究

传统的基于零序电流基波、高次谐波的故障选线方法，测量复杂，可靠性不高。文中对负序电流馈线接地保护及负序电流与零序电流比较式接地保护进行了分析，讨论了保护判据，分析了保护精度，介绍了实现方法。该保护方法适用于各种中性点接地方式，便于在馈线保护中实现和在FTU上安装。仿真分析及模拟实验表明，该方法能对弧光接地故障正确选线，抗过渡电阻能力强，可靠性高。     

六相输电线路的纵联方向保护方案

在典型的六相输电系统中，半正序、半零序和半负序故障分量不受系统阻抗变化的影响。文中提出了基于上述3种故障序分量的方向保护判据，并且将其综合在一起，构成了一种适用于六相输电线路的纵联方向保护方案。该方案能够根据故障的特性自动选择方向判据，并且能够反映除六相短路以外的所有故障。补充正序突变量判据以后，该方案能够判别六相短路故障。EMTDC仿真结果表明，该纵联方向保护方案不受系统阻抗和故障点过渡电阻的影响，原理简单、可靠，动作速度快。     

两相电流差的特性

提出了两相电流差电流的新概念，对该电流的特性进行了分析，并通过两个例子，说明其 在继电保护领域中的应用。其一：提出一种相间电流保护新判据，使得相间电流保护在各 种相间短路条件下都有相同的保护区，从而提高了相间电流保护的灵敏度，简化了动作值的 整定计算和灵敏度校验；其二：用两相电流差电流的一般表达式，对两相电流差工频变化量 的选相元件进行分析，加深了人们对该选相元件动作特性的认识。     

分布式发电条件下的新型电流保护方案

根据分布式发电（DG）接入配电网后网络结构和故障电流的变化特点，提出了一种新型电流保护方案。该方案利用电流综合幅值的比较将故障范围缩小到一个故障搜索区域之间，然后利用该区域电流间的相位关系对故障线段进行定位。文中详细论证了故障搜索的电流幅值判据和故障判断的电流相位判据，并分别提出了其矩阵算法，该算法对DG投退造成的网络结构的随机变化具有自适应性，对智能电子设备（IED）故障具备一定的容错能力，满足DG接入对配电网保护提出的要求。利用IED进行分布式处理，降低了保护对通信系统的要求，同时，由于仅利用电流量进行故障搜索判定，工程上较容易实现。文中对该电流保护方案进行了算例仿真，证明了方案的正确性。     

电网短路时交流励磁风电机组网侧变换器控制策略

电网短路故障时交流励磁用双脉宽调制（PWM）变换器应提供足够的励磁电压实现交流励磁发电机的不间断运行，要求双PWM变换器直流链电压在故障时波动较小。分析并提出一种电网短路故障时交流励磁风电机组电网侧变换器的控制策略，该方案在电压跌落时仅利用电流内环控制电网侧变换器，并于电压正常时采用带前馈的双闭环电压控制策略控制电网侧变换器。通过仿真验证了所提出的方案在电网短路故障发生和切除时稳定控制直流链电压的有效性，为故障过程发电机不脱网励磁控制奠定了基础，同时该方案也能有效保护直流侧电容及提高系统的稳定性。     

一种防止变压器纵差保护区外故障误动的新方法

在对电流互感器饱和进行理论分析的基础上，基于对差动电流采样值波形特征的识别，提出了一种防止变压器纵差保护区外故障误动作的新方法。该方法通过面积比较法和相位比较法两个判据，不仅能有效地区分内、外部故障，从而在区外短路且电流互感器严重饱和情况下对纵差保护实现实时闭锁，而且在闭锁时间段内能利用相位比较法有效地对系统进行监测，当发生区外转区内故障时适时解除闭锁信号，开放保护。判据利用了故障后第1周期的数据，不会影响比率制动特性的动作时间，计算简单，易于实现。大量仿真结果证明了该方法的有效性和正确性。     

基于测量阻抗变化的并联电抗器小匝间短路保护

通过分析并联电抗器发生匝间短路后的等效电路，提出了基于测量阻抗变化的电抗器小匝间短路保护方法。此方法根据匝间短路后电抗器测量阻抗降低，辅以电压变化开放判据区分区外故障，能够正确、快速检测正常运行小匝间短路故障以及带匝间故障投入运行的电抗器，并在投入电抗器、区外故障、系统振荡时可靠性高。分析表明，此方法定值整定简单、含义明确，抗电流互感器断线和饱和能力强。动模试验验证了保护方法的正确性与可行性。     

基于二次电流下降的电流互感器饱和判别方法

基于电流互感器饱和后二次电流突然下降的特点，提出了一种新的电流互感器饱和判别方法———电流下降法。EMTP仿真结果表明，区外故障时该方法能可靠闭锁电流差动保护，区内故障时则能快速开放差动保护，且解决了电流互感器饱和情况下同名相转换性故障差动保护的开放问题。该方法性能优越，特征清晰，判据逻辑简单。     

基于差动电流与制动电流比值的抗电流互感器饱和新方法

根据差动电流与制动电流的比值在内部故障和外部故障电流互感器（TA）饱和时的不同变化特征,提出了一种区分内部故障和外部故障TA饱和的新方法———比率制动系数法。同时,为解决内部故障TA也发生饱和时差动保护的开放问题,在比率制动系数判据的基础上又增加了差动电流极性判据。EMTP仿真计算表明,该方法不仅能明确区分内部故障和外部故障TA饱和,而且在内部故障TA也发生饱和以及在转换性故障时,差动保护也能够快速开放。比率制动系数法特征清晰,原理简单,具有良好的应用前景。     

一种新的差动保护动作行为分析方法:原理篇

通过对ABB公司的两种新型标积制动判据的研究，提出了一种新的评估差动保护动作行为的分析方法，即在穿越电流倍数-电流互感器传变率（流出电流比）坐标平面（p-s坐标平面）上分析差动保护的性能。利用这种分析方法，可以直观地得到：对于任意一种特定的判据，当外部故障的穿越电流造成电流互感器饱和时，判据的误动概率；在内部故障时有流出电流的场合，判据的拒动概率。该方法为有针对性地调节比例制动的各个比例系数、最大限度地发挥判据的效能奠定了理论基础。     

含分布式电源配电网的馈线保护新方案

分布式电源（DG）接入配电网后,改变了原有网络的短路电流流向,会导致原有馈线保护出现灵敏度降低、拒动、误动等问题。提出了2种含DG配电网的馈线保护新方案:一种方案是在现有方向电流保护的基础上,将DG上游每条馈线保护的Ⅰ段与其下一级馈线保护的Ⅰ段构成一个通信单元,依据新的整定原则及两级保护动作结果的综合判断将故障快速地隔离在最小范围内;另一种方案是利用广域网将每条线路末端方向元件检测到的功率方向信息和DG上游第1条出线上装设的电流保护的区段判别结果结合起来,精确地区分故障区段,保证上游保护的选择性和快速性。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提出的方案的有效性。     

馈出线测量导纳互差求和法小电流接地选线研究

在分析小电流接地电网零序测量导纳分布的基础上，提出了一种新的小电流接地选线方法——馈出线测量导纳互差求和法。该方法有效地拉大了故障馈线与非故障馈线故障判断量的差距，极大地提高了保护裕度。由于该方法所用的故障判断信息大，使其抗干扰能力大为增大。仿真和初步运行情况证明，该方法有效地提高了小电流接地选线的准确性。     

继电保护装置中电流互感器的抗饱和措施

在35 kV以上的电力系统及大中型发变机组中,故障短路电流通常包含2个分量：一个是按工频变化的周期性分量,另一个是随时间逐渐衰减的非周期性分量（有时也称为直流分量）。故障电流的这种性质特别容易使保护设备中的二次CT产生饱和,而出现误动或拒动。对电流互感器的饱和过程及其原因进行了分析,提出了相应的防止措施,提高保护可靠性。     

一种新的差动保护动作行为分析方法:分析篇

运用在穿越电流倍数-电流互感器传变率（流出电流比）坐标平面上分析差动保护性能的方法，详细分析了两种新型标积制动判据中各个参数变化时，对判据的抗电流互感器饱和性能和反应内部故障灵敏性的影响。通过这个新的坐标平面，可以有针对性地调节比例制动特性的各个参数，将判据在电流互感器饱和时最易误动的动作点配置电流互感器误差最小的区域。同时尽可能将拒动区配置在系统不可能或很少可能运行的区域，从而最大限度地发挥判据的效能。通过对比分析，明晰了两种判据的优缺点，两种判据在电流互感器饱和时具有同样的安全性，但采用条件动作区的判据在反应轻微内部故障时具有更好的灵敏性和灵活性，略优于采用制动区的判据。     

含分布式电源配电网保护方案

分布式电源（DG）接入配电网会对传统的配电线路电流保护产生影响,可能导致保护不正确动作。针对这一问题,文中提出一种新的保护方案,对传统的配电线路保护配置进行了改进。该保护方案根据DG接入点的位置,对被保护馈线进行了分区,在DG的上游区域配置了方向纵联保护,而整条馈线则保留了过电流保护。为了能方便整定工作以及更快地切除故障,根据DG接入位置的不同,馈线的过电流保护分别采用定时限或反时限形式。采用该保护方案后,无论DG的输出功率如何变化,故障都能被可靠切除。最后,对一个10 kV配电系统进行了仿真,验证了保护方案的有效性。     

基于相关度的发电机采样值差动保护

提出利用发电机机端和中性点侧电流的采样值波形的相关度来区分内部相间故障和外部故障。分析了数据窗的长度，两侧电流的幅值、相位，以及采样的同步对相关度的影响。利用短数据窗来连续计算相关度，并根据多点相关度的情况可以清楚地区分内部相间和外部故障。提出了基于相关度的发电机采样值完全纵差保护新判据，理论分析和仿真验证了该判据能够快速、可靠地切除内部故障；外部故障时，即使电流互感器严重饱和也不会误动。基于这种方法的判据能够在小于1/4周期内可靠动作，且不受频率偏移的影响。     

利用故障分量瞬时值的电流纵差保护新判据

GPS时钟同步技术在电流纵差保护中的成功应用，为利用瞬时值进行动作判定提供了条件。针对工频相量差动判据存在的问题，提出一种基于故障分量瞬时值的电流纵差保护新判据。该判据在保证区外故障稳定性的基础上，对区内故障特别是高阻故障具有很强的反应能力和较快的动作速度。基于EMTP的数字仿真结果和动模试验均验证了该判据的正确性。     

基于相差统计的小电流单相接地选线新判据

小电流接地系统发生单相接地故障时，故障线路与健全线路在特征频段内零序电流的相位差别是接地选线判据的重要依据之一。文中在详细分析小电流单相接地故障暂态过程的基础上，提出了一种新的基于相差统计的小电流接地系统单相接地选线新判据。这种方法直接利用复小波提取各条线路零序电流各子频段信号的相位，借鉴统计学的方法计算出特征频段内线路间整体的相位差，通过对相位的直接比较选择出故障线路，充分利用了特征频段内的所有信息，计算方法简单可靠，抗干扰能力强，且判据不受系统接地方式、过渡电阻、合闸角的影响。仿真结果表明，这种方法能够可靠地选择出故障线路。