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。     

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一电流互感器传变率(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。     

复式电流比例差动保护判据的可靠性评估

以常规电流比例差动判据为参照,通过改变电流差动保护的流出电流比、流入流出（或双流入）电流的相位差,详细地分析了复式电流比例差动判据在外部故障CT饱和或内部故障有流出电流时的可靠性。并指出：对于各种实际故障,复式比例差动判据在大部分情况下要优于常规比例差动判据。最后给出了复式比例差动判据的更一般的形式。     

稳态量分相电流差动保护判据制动特性的改进

定义了区内故障穿越电流。对穿越电流的研究显示,传统稳态量差动保护区内故障时的保护灵敏度受负荷电流影响大,带过渡电阻能力与故障点位置相关。通过在制动特性中引入穿越电流,提出了一种改进的稳态量电流差动判据。理论分析表明:改进判据与传统稳态量差动保护判据区外故障的安全性完全相同,但改进判据在区内故障的灵敏度以及带过渡电阻能力大大提高了。对一条750kV线路故障和保护的仿真试验,证明了改进判据的上述优越性,是一种比较理想的超特高压输电线路电流差动保护判据。     

一种超高压输电线路自适应分相电流差动保护新原理研究

根据分相电流差动保护的基本判据。分析线路两端电流量幅值和相位对保护动作特性的影响．提出一种制动系数自适应于线路两端电流量幅值之比的分相电流差动保护新原理。按照穿越性电流对差动保护进行制动的传统方法忽略了线路两端电流量幅值之比对保护动作特性的影响。新原理则充分考虑了这一影响。理论分析和动模试验数据表明,采用该新原理可以增加分相电流差动保护抗电流互感器饱和能力。有效提高保护反映区内、外故障的总体性能。     

突变量电流差动保护性能的极坐标分析方法

目前对电流差动保护性能的分析基于差动电流-制动电流平面或复平面,存在一定的局限性。提出了一种极坐标平面下的电流差动保护性能分析方法,给出了电流差动保护判据在极坐标平面下的表示方法。利用该分析方法在极坐标平面比较了突变量电流差动保护不同判据的动作特征,为突变量电流差动保护在工程实际中的应用提供了依据。该方法能直观看出差动保护的动作特性,且能够表示电流幅值、相位对电流差动保护判据的影响。引入灵敏度系数比较各判据在区内、外故障时的性能。利用PSASP对110 kV线路进行了仿真计算,仿真结果与理论分析一致。     

T型线路电流差动保护研究

介绍了目前常见的几种基于故障分量的T型线路电流差动保护判据.并对各种判据的动作特性及制动特性进行了对比分析.在此基础上,研究分析了影响电流差动保护性能的制动量及制动系数的选取问题,通过对原有判据制动系数的改进,提出了一种改进的T型线路电流差动保护判据,并对改进前后判据的工作情况进行了大量的仿真试验.仿真结果表明,该判据具有良好的分相动作能力,并可根据外部故障和内部故障,自动调节制动系数,使得该判据在灵敏度、可靠性以及允许误差范围等方面均具有更好的性能,在发生电流互感器饱和、内部故障有穿越性电流流出等情况下也能正确动作.     

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.     

一种基于异步法的母线保护中电流互感器饱和判据

准确判别出电流互感器(CT)饱和是区外故障还是区内故障引起的可提高母线保护的可靠性。区内外故障CT 饱和前存在线性传变性,在有效的数据窗内(通常取半个周波的数据作为差动保护判据的有效数据),饱和点前后差流与制动电流的大小和相位变化不同步,即饱和时刻超前于差动保护动作时刻,差流和制动电流变化量不一致,利用这种不同步关系文章提出了一种新的CT饱和判据,通过仿真和动模实验证明了该判据的可靠性,它可以有效避免因区外故障CT深度饱和而引起差动保护误动。     

全电流与故障分量电流比例差动判据的比较研究

全面对比分析了全电流比例差动判据和故障分量电流比例差动判据的灵敏性和安全性。确认了故障分量电流差动判据在灵敏性上优于全电流差动判据，并指出全电流判据在某些特殊工况下如系统振荡中发生故障时可能存在长延时的拒动。当外部故障较大，穿越电流造成CT饱和时，故障分量电流差动判据的安全性也优于全电流差动判据。     

基于故障分量的T接线路电流纵差保护新判据

分析了基于故障分量的传统差动保护在复平面上的动作特性,指出传统原理在保障内部故障的灵敏性与外部故障的可靠性方面存在一定的限制。提出了结合电流相位差的T接线路电流差动保护新原理,实现了制动项在区内外故障分别体现为驱动和制动两种状态,同时提高了差动保护的灵敏性和可靠性。理论分析表明新原理在内部故障的灵敏性和外部故障的可靠性方面均优于传统判据,具有良好的抗电流互感器饱和性能。仿真实验证明了新原理的有效性。     

适用于含串补设备的输电线路电流差动保护新判据

串联电容补偿(即串补)设备应用到高压输电系统时增加了电流差动保护误动/拒动的可能性。针对于此,梳理了传统电流差动保护原理、构成及传统制动特性的不足之处。分析了串补设备对传统电流差动保护的影响,并提出了一种基于幅相特性的保护判据。该判据利用串补输电线路两端电流(或故障分量电流)的相角差及最小幅值比构成电流幅相平面,通过对四个故障区域电流幅值及相位的分析,制定电流差动保护的电流构成。进一步形成电流差动保护判据。仿真考虑了串补设备、过渡电阻、电容电流等对保护动作的影响,仿真结果验证了保护的有效性。     

基于故障分量的T接线路电流纵差保护新判据

分析了基于故障分量的传统差动保护在复平面上的动作特性,指出传统原理在保障内部故障的灵敏性与外部故障的可靠性方面存在一定的限制.提出了结合电流相位差的T接线路电流差动保护新原理,实现了制动项在区内外故障分别体现为驱动和制动两种状态,同时提高了差动保护的灵敏性和可靠性.理论分析表明新原理在内部故障的灵敏性和外部故障的可靠性方面均优于传统判据,具有良好的抗电流互感器饱和性能.仿真实验证明了新原理的有效性.     

相位相关电流差动保护新原理

在保证区外故障时的差动保护安全性的前提下,为了提高保护的灵敏度,具有比率制动特性的差动保护在电力系统中的各种设备上作为主保护得到广泛应用。针对比率差动保护制动系数在内部故障灵敏度与外部故障安全性方面的矛盾,提出了一种相位相关电流差动保护新原理,该原理将差动两侧的电流相位差引入判据,使得区内、外故障情况下制动项分别体现为驱动和制动2种状态,从而提高了差动保护的灵敏性和可靠性。同时,差动保护新原理在抗电流互感器饱和问题上也具有明显的优越性。     

比率制动电荷量线路差动保护

文中提出了差动电荷量和制动电荷量的概念,并分析了两者间的关系。提出了将两者作为差动量和制动量的比率制动电荷量线路差动保护判据及其整定原则,利用全波电流识别区内外故障。阐述了保护判据抗电流互感器饱和、避免电容电流影响的思路。仿真验证结果表明:区内故障时,保护判据利用故障后5~10ms内的数据能快速准确识别故障;区外故障时,判据能可靠闭锁。     

母线保护电流互感器断线判据的分析及改进判据

母线差动保护一般都配置电流互感器断线判断功能,以提高差动保护的可靠性。按照现有规范,当母线支路发生电流互感器二次断线时,需闭锁差动保护;当母联间隔电流互感器发生断线时,不闭锁差动保护。因此电流互感器断线判据的选择将影响母线差动保护的正确动作。从大负荷电流互感器断线、不完全电流互感器断线、高阻接地故障、单电源系统等多个角度分析现有母线电流互感器断线的判据存在的问题,并在此基础上提出了新的母线电流互感器断线判据:对于接入电压的母线保护,采用灵敏的电压判据作为辅助判据,对于无电压引入的母线保护,采用支路零序电流与差流的比值及差值作为辅助判据。试验结果表明,所提判据能够准确有效地识别电流互感器断线与故障,当发生电流互感器断线时,可靠闭锁差动保护,而当母线发生故障时,不会影响差动保护的快速性。     

变压器差动保护的隐患

随着电力系统容量的增大,接地故障导致的零序电流也逐渐增加,而目前的变压器差动保护在消除零序电流时,均未计及电流互感器误差的影响,存在误动的可能.分析了当变压器电源侧发生区外接地故障时,各序电流的分布及大小,以及此时变压器差动保护中的穿越电流及差动电流,指出了目前差动保护的隐患,提出了采用零序制动来消除该隐患.     

双比率差动保护算法的灵敏度和稳定性分析

双比率差动保护由两段折线组成,低斜率段可以灵敏地反映内部故障,使保护可靠动作;而高斜率段可防止在外部穿越性故障情况下,由于TA饱和引起的差动保护误动作。文中运用分流电流系数θ对双比率电流差动保护算法的灵敏度和稳定性进行分析,开发了一种双比率电流差动保护的RTDS软件模型,采用穿越电流为偏置电流的双比率差动算法分析了在内部高阻故障时的灵敏度和外部大电流故障TA饱和时的稳定性,并通过实时数字仿真系统RTDS进行了验证。仿真结果表明:双比率算法较单比率算法,具有外部故障高稳定性,而在内部高阻故障时,也有很高的灵敏度。通过新的坐标平面,可以有针对性地调节制动系数K1、K2,最大限度地发挥判据的效能,很直观地看出制动系数与稳定性和灵敏度的关系。     

应用电子式电流互感器的变压器差动保护研究

电磁式电流互感器在电力系统故障情况下可能发生饱和，常导致继电保护装置误动或拒动。利用电子式电流互感器无饱和的特点，在动模试验环境下，研究了应用电子式电流互感器的变压器差动保护性能，指出电子式电流互感器采用空心线圈，没有饱和现象，可正确反映故障情况下各次谐波含量，提高变压器保护区外故障时动作的安全性、区内故障时动作的可靠性以及基于谐波制动原理的差动保护动作速度。结合实际应用中的问题，指出GPS硬件时钟同步法是解决数据同步采样问题的优选方案，并对应用电子式互感器的差动保护新原理的研究进行了简要探讨。     

应用电子式电流互感器的变压器差动保护研究

电磁式电流互感器在电力系统故障情况下可能发生饱和，常导致继电保护装置误动或拒动。利用电子式电流互感器无饱和的特点，在动模试验环境下，研究了应用电子式电流互感器的变压器差动保护性能，指出电子式电流互感器采用空心线圈，没有饱和现象，可正确反映故障情况下各次谐波含量，提高变压器保护区外故障时动作的安全性、区内故障时动作的可靠性以及基于谐波制动原理的差动保护动作速度。结合实际应用中的问题，指出GPS硬件时钟同步法是解决数据同步采样问题的优选方案，并对应用电子式互感器的差动保护新原理的研究进行了简要探讨。