微机型中低压母线保护的算法及软件设计研究

对母线采样值电流差动保护的算法进行分析,并对保护的软件设计方案作了研究讨论;电流数据采样的离散性和采样初始时刻的不确定性是导致采样值电流差动保护动作值模糊区产生的根本原因。分析了采样值电流差动保护常用的R点中取S点判据,在S取不同值时,动作电流和制动电流可能的变化情况及其保护的效果;当采样值电流差动保护处于动作的模糊区时,投入相量电流差动保护作为辅助判据进行判断,这样既利用了采样值电流差动保护动作速度快的优点,又消除了采样值差动保护的动作模糊区的影响。     

采样值电流差动保护动作模糊区分析

电流数据采样的离散性和采样初始时刻的不确定性是导致采样瞬时值电流差动保护动作值模糊区产生的根本原因。定量分析了采样瞬时值电流差动保护常用的R点中取S点判据在S取不同值时,动作电流和制动电流可能的变化情况及其保护的效果．并与常规相量电流差动保护的保护效果进行比较,当采样瞬时值电流差动保护处于动作的模糊区时投入辅助判据进行判断．结果表明：这样既利用了采样瞬时值电流差动保护动作速度快的优点．又消除了采样值差动保护的动作模糊区的影响。     

关于采样值差动动作模糊区的若干问题的讨论

在采样值差动中一般采用比较R点有S点满足条件则保护动作的判据 ,采用该判据的保护动作边界不确定 ,存在一定范围的模糊区 ,分析了采样点的具体位置不同对差动保护常用两个判据动作情况的影响 ,定量给出了模糊区内临界动作电流以及差流和制动电流比值的变化情况 ,并在此基础上将相量计算判据引入采样值差动保护 ,提出了基于正弦波的提高模糊区内采样值差动动作灵敏性的辅助判据 ,静模和动模试验结果表明 ,引入该辅助判据 ,能有效地减少采样值差动的模糊区 ,并提高模糊区内的动作灵敏性     

关于采样值差动动作模糊区的若干问题的讨论

在采样值差动中一般采用比较R点有S点满足条件则保护动作的判据,采用该判据的保护动作边界不确定,存在一定范围的模糊区,分析了采样点的具体位置不同对差动保护常用两个判据动作情况的影响,定量给出了模糊区内临界动作电流以及差流和制动电流比值的变化情况,并在此基础上将相量计算判据引入采样值差动保护,提出了基于正弦波的提高模糊区内采样值差动动作灵敏性的辅助判据,静模和动模试验结果表明,引入该辅助判据,能有效地减少采样值差动的模糊区,并提高模糊区内的动作灵敏性.     

采样值差动保护安全性及灵敏度的研究

对采用模值和制动方式的采样值差动保护的安全性及灵敏度进行研究.从相量值差动保护区内故障的最严酷条件出发,对采样值差动保护的差流门槛值和比率制动系数的灵敏度进行了分析,得出采样值差动保护在区外故障时可靠不动、区内故障时可靠动作,输入信号量在半个工频周期内满足动作判据的角度范围是90°～121°.建立了变压器匝间故障的简化仿真模型,针对变压器空投、轻微故障和区外故障工况,对采样值差动保护进行了仿真分析,验证了上述结论.所确定的S值,既能保证变压器空载合闸时保护的安全性,也能保证空投于变压器内部匝间故障时,保护有较高的灵敏度.     

采样值差动保护安全性及灵敏度的研究

对采用模值和制动方式的采样值差动保护的安全性及灵敏度进行研究。从相量值差动保护区内故障的最严酷条件出发,对采样值差动保护的差流门槛值和比率制动系数的灵敏度进行了分析,得出采样值差动保护在区外故障时可靠不动、区内故障时可靠动作,输入信号量在半个工频周期内满足动作判据的角度范围是90°～121°。建立了变压器匝间故障的简化仿真模型,针对变压器空投、轻微故障和区外故障工况,对采样值差动保护进行了仿真分析,验证了上述结论。所确定的S值,既能保证变压器空载合闸时保护的安全性,也能保证空投于变压器内部匝间故障时,保护有较高的灵敏度。     

采样值电流差动保护一种新动作判据的研究分析

提出了一种基于积分思想的采样值电流差动保护判据,并对该判据的设计思想、保护原理、具体判据的表达形式、消除动作模糊区影响的措施等方面进行讨论分析,该判据可以提高保护动作的速度,并且保护动作的速度可以随故障严重程度的加重而越来越快,这对于发生严重故障时要求快速切除故障是极为有利的,而对于采样值电流差动保护判据带来的保护存在模糊区的问题,可以采用常规相量电流差动保护作为辅助判据来消除.     

采样值电流差动保护一种新动作判据的研究分析

提出了一种基于积分思想的采样值电流差动保护判据,并对该判据的设计思想、保护原理、具体判据的表达形式、消除动作模糊区影响的措施等方面进行讨论分析,该判据可以提高保护动作的速度,并且保护动作的速度可以随故障严重程度的加重而越来越快,这对于发生严重故障时要求快速切除故障是极为有利的,而对于采样值电流差动保护判据带来的保护存在模糊区的问题,可以采用常规相量电流差动保护作为辅助判据来消除。     

八侧差动保护原理研究

针对葛洲坝大江电厂特殊的主接线方式－联合扩大单元接线，以其主变压器保护配置为例，提出一种适用大容量高压变压器保护双重化配置方案。采用2种不同的差动保护原理及对应的制动方案：二次谐波制动的常规相量差动和虚拟三次谐波制动的采样值差动。前者灵敏度高，但在变压器空合于故障时，动作速度不快；后者存在动作模糊区的问题，在变压器发生小匝数轻微短路时可能不能保护，而在合于故障时可以满足“速动”的要求。2种不同的保护原理相互配合，可同时兼顾动作速度和灵敏度2个方面，是主变压器保护的一种可行的双重化方案。     

不受同步对时误差影响的线路差动保护方案研究

为解决高压输电线路两端电流采样非同步而导致电流相量差动保护误动作问题,结合相量差动保护和幅值差动保护的性能特点,提出了不受采样非同步影响的线路差动保护方案。在线路两端电流采样出现同步误差时,此方案将相量差动保护退出运行,仅依靠电流幅值差动保护切除大多数线路区内故障,从而消除采样失同步的影响;在线路两端电流采样同步时,以相量差动保护为主要的保护方式,提高保护的可靠。理论分析与仿真研究表明,所提方案可有效应对线路两端电流采样失同步的问题,区内故障保护可靠动作,区外故障可靠制动。     

多判据综合的变压器差动保护

针对目前变压器差动保护存在的不足，提出了多判据综合的变压器差动保护方案。由采样值差动判据、虚拟三次谐波制动及二次谐波制动相量差动判据、故障分量虚拟三次谐波制动相量差动和故障分量采样值差动等判据综合构成的变压器差动保护，能使变压器差动保护的性能得到较大提高。动态模拟试验表明，所开发的多判据综合的变压器差动保护装置对绝大多数内部故障，动作时间在6ms、12ms、16ms左右。在最小方式下，轻微匝间短路，能可靠跳闸，发跳闸令时间小于或等于22ms。带匝间故障空投变压器，发跳闸令时间在25ms左右。区外故障及无内部故障时空投变压器，保护不误动。     

输电线路复合差动保护方案

结合相量差动保护和采样值差动保护的性能特点,提出了输电线路复合差动保护方案。该方案依靠采样值差动原理在1个工频周期内可靠切除大多数较严重的故障,通过相量差动保护原理对轻微内部故障作出反应,同时引入制动电流判据,在严重外部故障时自适应增加200ms延时来克服电流互感器(TA)饱和对相量差动的影响。该方案无需配置复杂的TA饱和检测元件,保护判据成熟可靠。仿真结果表明,该方案的可靠性、灵敏性以及抗TA饱和性能均优于单一原理的差动保护。     

变频调速系统中电动机继电保护整定计算研究

在分析系统变频运行对电动机主要影响的基础上,对电动机的启动超时保护、电流速断保护和低电压保护进行了整定计算;针对变频运行时电动机主保护缺失问题,提出采用采样值差动保护作为电动机主保护的解决方案。     

基于二次插值算法的采样值保护新算法

针对现有采样值保护存在动作模糊区大、定值不易整定等问题,提出一种新型的基于二次插值算法的采样值保护算法。该算法利用二次插值算法来生成虚拟的过零点采样值,计算数据窗内满足动作条件的时间和数据窗时间的比值,进而将该比值和内部定值进行比较,将比较结果作为保护主判据。该算法在不提高微机保护装置采样率的前提下,能大幅提高采样值保护的动作门槛精度,消除动作模糊区的影响。软件仿真和样机试验结果证明了该算法的有效性。     

特高压母线故障暂态高频电流特征和母线保护应对措施

为计算复杂电力网络故障暂态分量的初始幅值、相位、频率和时间常数,开发了一套新的频域计算方法和研究工具。利用该工具系统分析了1000kV特高压母线故障暂态高频电容电流的特征和规律。分析结果表明高频电容电流的频率主要决定于系统参数和运行方式,幅值主要取决于故障初始电压相角和故障过渡电阻,时间常数主要取决于故障过渡电阻。在此基础上提出了谐波相量差动新原理。用相量法构造短窗滤波器从各支路故障电流中提取高频电流相量作为动作量,构成相量差动。与常规采样值差动相配合,可以将动作速度提高到半个周期。     

输电线微机自适应分相方向纵差保护

提出了一种新的带制动的电流差动保护原理,并将该原理与自适应原理相结合应用到保护中,大大提高了保护的制动特性和灵敏度。分析了其判据和动作特性,并将该原理与其他原理进行了详细的比较,同时介绍了自适应原理在该保护原理中的实现方法。通过仿真试验证明了这一新原理的优越性能。     

新型数字线路电流差动保护原理及其应用

提出了研究线路电流差动保护的新概念：不局限于基尔霍夫定律,直接研究区内、外短路时线路两侧电流的关系。对于采样值突变量差动继电器,在以线路两侧电流为横、纵坐标的笛卡尔坐标系中研究;对于相电流突变量差动继电器,定义线路两侧电流的相量比,在电流复平面上研究;对于差动阻抗继电器,定义差动电压与差动电流的比,在阻抗复平面上研究。上述研究手段直观,得出的继电器动作区域性能优良,不需要补偿线路电容电流。     

数字差动保护抗电流互感器饱和的线性区方案

主设备保护通常采用差动原理作为主保护原理,随着数字保护在电力系统的广泛应用,存在电流互感器（TA）暂态饱和易引起差动保护误动的问题。数字差动保护抗TA饱和的线性区方案是建立在TA暂态饱和时一次电流每个周期过零时始终存在一定的线性传变区域的理论基础上,对TA传变的数据取最小的线性区选择方法,动作电流采用半波傅里叶滤波算法计算,制动电流采用全波傅里叶滤波算法计算,构成比率制动差动保护。该方案原理简单、实现方便,动模录波数据说明该方案能够基本消除区外故障TA暂态饱和引起差动保护误动的情况,可直接应用于变压器差动保护、发变组差动保护和母线差动保护,应用前景良好。     

基于暂态拟合制动特性的发电机差动保护算法

从电流互感器饱和励磁电流和发电机差动保护工作点随时间变化特点分析入手,提出了一种基于暂态拟合制动特性原理的差动保护算法。算法通过拟合电流互感器饱和时差动不平衡电流随时间变化规律得到制动曲线斜率K随时间变化曲线,给出了初始K值曲线表达式及初始K值曲线的调整方法。该制动特性既反映了电流互感器饱和暂态过程引起的差动不平衡电流随时间变化的规律,又兼顾电流互感器正常传变时的稳态误差,使得保护动作门槛值在区外故障电流互感器饱和暂态过程中能够包络差动不平衡电流,增加了保护的可靠性。同时电流互感器正常线性传变时间段K值曲线的值可低于传统比率制动差动保护制动曲线斜率值,保护更加灵敏。理论分析和仿真结果表明,算法比传统比率制动差动保护有更好的区外故障抗电流互感器饱和能力和区内故障的灵敏性。