基于LVRT的风电场集电线路保护配合及整定优化

风电场集电线路的距离长且回路多,常规电源的继电保护在风电场集电线路上的应用具有不适应性,还存在风电场继电保护与低电压穿越(LVRT)配合问题及区域保护不协调问题。文章首先对现有箱式变压器保护和集电线路保护进行配合分析,研究风机LVRT的短路故障暂态机理,分析了考虑主要影响因素的集电线路短路电流变化曲线。结合现有集电线路的电流三段式保护整定方案,考虑其与箱式变压器保护、相邻集电线路保护和与LVRT的配合,提出了以自适应的反时限低电压方向保护作为主保护,电流保护作为后备保护的优化方法。使用PSCAD软件进行了算例仿真计算,验证了其理论分析的正确性。     

基于开关控制的风电场集电线路复合中性点接地方式研究

针对风电场集电线电缆线路传统中性点接地方式可能存在过电压水平较高、难以识别瞬时/永久性接地故障的问题,提出基于开关控制的风电场集电线路复合中性点接地方式。首先分析风电场集电线路传统中性点接地方式对过电压水平及零序电流保护的影响;然后在考虑暂态/弧光过电压水平的基础上,利用消弧线圈并联不同阻值电阻,建立基于开关控制的复合中性点接地方式,最后对其过电压水平及在零序电流保护性能方面进行仿真验证。结果表明:该方式在满足暂态/弧光过电压水平的基础上,解决了传统中性点接地方式在风电场集电线电缆线路发生瞬时/永久性接地故障时保护难以识别的问题,其对应的零序电流保护能够可靠动作。     

计及接地变压器在风电场集电线路的零序电流保护研究

为解决双馈风电场集电线路发生单相接地故障时,零序电流保护灵敏度较低的问题,提出计及接地变压器的零序电流保护原理。以新疆某地区风电场为例,分析其集电线路在接入接地变压器前后的零序电流变化及故障特征;同时对零序电流保护在风电系统集电线路的应用展开分析。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建风电场模型,对过渡电阻、接地变压器经消弧线圈和电阻接地对零序保护动作的影响进行验证。仿真结果表明:接地变压器接入后,零序电流保护可快速有效地切除线路单相接地故障;过渡电阻接入的影响相对较小;接地变压器经电阻接地可以快速准确地切除线路故障,有效提高了继电保护的可靠性。     

基于实测数据的双馈风电场集电线路时域距离保护

基于傅里叶算法的传统距离保护在用于双馈风电场集电线路时,受风电系统故障特性及过渡电阻的影响,会导致保护不能正确动作。提出了不受频率影响且具有抗过渡电阻能力的时域距离保护方法,通过分析双馈风电场发生故障后的短路电流特性,解析推导了离散傅里叶算法提取基频分量及过渡电阻产生的测量阻抗误差表达式,进一步分析了双馈风机短路电流特性对传统距离保护的影响。根据云南某风电场实测录波数据,对风电接入系统故障及风电场传统距离保护在双馈风电场集电线路上的动作特性进行分析,并对集电线路参数进行参数辨识。结果表明,时域距离保护不受风电场侧短路电流特性的影响,提高了集电线路距离保护的动作可靠性。     

风电场集电线路行波故障测距与系统设计

当集电线路发生故障跳闸时,由于风电场环境特殊,线路中存在较多T接风机和电缆架空混架情况,传统的阻抗法测距在风电场集电线路中难以实现故障精确定位,风电场运维人员需要花费大量的人力物力进行故障清除,因此一种在线式的故障定位手段显得极为重要.由于行波法故障测距只与监测设备采集波头的时间差和波速有关,且在风电场发生故障时无需解列电缆即可进行故障定位.文中从行波法故障测距入手,基于风电场特殊的运行模式,系统地介绍了行波法在风电场集电线路中测距优势.通过现场风电场集电线路监测终端的试挂网运行故障定位案例,证明了此系统具有较高的稳定性和定位的精确性.     

风电场接地变及其中性点接地电阻的 改进方案分析

结合某风电场,分析了当集电线路发生单相接地故障时的零序网络及其电容电流的计算方法,且当接地变及其接地电阻选取不合理时,将造成集电线路零序保护无法同时满足保护选择性与灵敏性的问题,并对设备和电网安全稳定造成威胁。综合经济性和可靠性要求,提出了交换两期工程接地变及调整中性点接地电阻达到继电保护整定要求。风电场的安全稳定运行证明该方案可行。     

基于多端差动的风电场集电线路保护新原理

摘要： 分析了风电场故障对集电线路电流保护及距离保护的影响,提出了多端差动的单元式保护与风电场多段保护,并通过PSCAD/EMTDC进行了仿真,验证了多端差动保护动作的正确性,得到多端差动保护提高了风电场集电线路的保护灵敏度与可靠性,具有较高的准确度和灵敏度。     

分布式发电系统保护方法研究

在分析分布式电源不同的短路特性的基础上,提出了利用自适应速断保护和故障分量保护作为分布式发电系统的保护方案,故障发生后,首先利用自适应速断保护,通过故障信息算出系统等效阻抗,同时判断出故障类型,代入自适应速断整定公式,设定速断动作阈值;其次,当自适应速断保护不满足动作要求时,利用故障前后电流,算出故障分量电流,以故障电流作为后备保护。本方案只需对传统保护进行软件升级,无需增添任何硬件成本,完全实现无通道线路保护,且当某个保护元件失灵时仍可保证跳开故障线路。通过对正常运行系统和孤岛进行仿真,结果证明了该方法的可靠性和可行性。     

大电网实现信息冗余的广域后备保护系统

信息的冗余是提高互联大电网广域后备保护性能的关键,充分利用传统保护装置配置的独立性,可以提高信息的冗余度。在传统保护装置的基础上增加了广域保护系统功能模块,利用方向元件动作信息和线路保护装置距离I段动作信息判断故障元件,当系统故障时可以利用本站和相邻站的方向元件信息、距离元件信息及断路器状态信息,在信息缺失时可以利用信息的冗余确定故障元件。算例分析表明,该保护算法可以很好地适应信息缺失的情况,在多个信息缺失的情况下仍能准确地判断出线路、母线及变压器发生的故障,对故障元件的判断有很高的容错性。     

计及风机短路电流偏移特性的配电网阻抗幅值差动保护方

区别于常规电源机组,当输电线路发生短路故障时,风电机组配置的Crowbar保护可能启动,导致风电机组转速下降,从而引起风电侧短路电流频率发生偏移,使得基于基频短路电流计算的测量阻抗出现偏差,传统距离阻抗保护方法可能拒动或误动。针对该问题,提出了计及风机短路电流偏移特性的配电网阻抗幅值差动保护方法,首先探究了风电短路电流偏移特性,建立了线路故障时,风机侧短路电流偏移误差模型,并基于阻抗平面图,研究了其对距离保护的影响机理。然后,基于差动阻抗和制动阻抗在正常运行、外部故障和内部故障之间的显著差异,提取阻抗幅值差动特征,构造了阻抗保护幅值差动判据,其不受短路电流偏移的影响。最后,基于PSCAD/EMTDC进行仿真分析,结果表明：提出的保护方法不受风电接入比例及短路电流偏移的影响,并且过渡电阻电阻可以提高内部故障时保护动作的灵敏性,以及外部故障保护不动作的可靠性。     

基于零序电流比相的零序方向元件新原理

通过对线路单相接地故障时零序电流电压分布特点、零序功率方向元件动作的分析,提出了微机继电保护采用两零序电流比相判断零序功率方向的方法,零序方向元件不受电压元件断线、系统振荡及负荷的影响,从原理上确保了动作的可靠性.     

风电场集电线路状态监测一体化装置

本文介绍了一种适用于风电场集电线路状态在线监测的一体化装置,论述了线路状态监测的传感器工作原理及行波故障监测原理,该装置采用模块化设计,集线路状态监测、故障测距于一体,各项功能均能相互配合。利用大量现场运行数据证明,该一体化监测装置应用于集电线路状态监测具有良好的适应性及线路状态监测的稳定性。     

风机避雷线状态在线监测系统设计

风机为动态抗雷模型,同时风机安装位置相对较为开阔,受到恶劣天气的影响,风机整个系统极易发生故障,从而导致集电线路停运,因此风机避雷线的安全稳定运行直接决定了风机系统的稳定,鉴于现阶段风机避雷线监测技术难题,本文从在线式监测方法着手,设计了一套风机避雷线在线监测系统,该系统通过模块化、系统化、参数化的设计,实现风机避雷线的在线监测,结合仿真和实验的形式将该系统投入到现场进行试运行,试运行结果表明该系统具有良好的避雷线监测的精确性和稳定性。     

基于沿线电压降幅值特性输电线路距离保护方法

基于长线方程实时计算故障点电压,故障后沿线电压降落幅值呈现物理分布特性。基于此特性,提出一种输电线路距离保护新方法。该方法与方向元件配合使用,适用于单相接地故障和相间故障的整个故障过程的I段保护,原理上消除了故障点电压的影响,具有良好的耐高阻和抗负荷电流影响的能力。PSCAD仿真分析和500kV线路录波数据测试结果表明,该方法动作性能优于传统距离保护,具有良好现场实用价值。     

中性点不接地系统两点异地接地及故障点位置判别

分析了单电源中性点不直接接地系统输电线路两点异地发生接地故障时相间阻抗元件及接地阻抗元件,在保护首端测不到零序电流时测量阻抗不能正确反映短路点到保护安装处的距离.为确保供电可靠性,提出了断开一回故障线路的选择方法及确定故障点位置的判据.     

一起110kV电压互感器二次回路N线断线故障分析

本文针对一起110kV电压互感器二次回路N线断线导致故障线路零序过流保护拒动的事故进行机理分析。采用对称分量法对电压互感器二次回路ABC三相与零序电压共用N线情况下发生N线断线对零序方向的影响进行分析,推导出零序过流保护拒动的原因,结果表明,该情况下发生N线断线时,保护装置自产零序电压必然与实际故障零序电压方向相反,造成零序方向元件判断错误,进而导致零序过流保护拒动,并通过PSCAD/EMTDC仿真模型进行试验验证。     

基于FDM孪生网络的风电场集电线单相接地故障区段定位

针对风电场集电线路故障后定位困难以及故障样本稀缺问题,文章提出了基于傅里叶分解算法与孪生神经网络相结合的风电场集电线路区段定位方案。傅里叶分解算法适用于集电线路接地故障所产生的瞬态非平稳信号;孪生神经网络可用于对样本集的扩充和辅助训练识别网络。该方案首先提取集电线故障信号线模分量,借助傅里叶分解算法生成时频能量谱;然后借助孪生神经网络扩充样本集,并在该集合上辅助训练定位网络;最后将孪生神经网络分支部分保留以形成定位网络,基于已有故障区段模态,应用定位网络完成对未知故障模态的判别。试验结果表明,文章提出的算法在小样本情况下比传统行波法更适合风电场集电线路故障定位。     

故障分量正序方向元件消除拒动措施分析

针对微机线路保护故障分量正序方向元件可能出现拒动,分析了故障分量的特性及故障分量正序方向元件的工作原理,提出了采用引入补偿电压、附加90°接线方向元件及用两故障分量正序电流进行比相消除拒动的措施.     

基于小波分析的变压器转换性故障快速识别方法

当变压器发生区外故障时,会出现因电流传感器饱和而导致差动保护误动的问题。为解决这一问题,文中提出了基于小波分析的时差法,作为变压器差动保护判断区内、外故障的判据。首先,分析了电流互感器的饱和对变压器差动保护产生的影响;其次,利用模极大值原理研究了小波用于信号奇异性检测的方法,并选取合适的阈值规则对含噪声信号进行了消噪处理;然后,利用小波模极大值原理确定故障开始和差流出现的时刻;最后,提出了一种基于综合负序分量的变压器区外转区内故障时解除差动保护闭锁的新判据,并仿真验证了该方法的有效性。     

一种带缓冲支路的双向限流混合型直流断路器拓扑

直流线路发生短路故障时,故障电流上升速率极快且对断路器耗能支路冲击较大,对此在混合型直流断路器中引入一种缓冲支路和双向限流回路,形成一种带缓冲支路的双向限流混合型断路器,在电流正向或反向流通时均能快速清除直流线路故障,并有效抑制故障电流上升和减小故障电流对耗能支路的冲击。对断路器动作各阶段的电路进行理论分析,并在PSCAD平台搭建两端VSC-HVDC模型进行仿真验证,仿真结果表明提出的断路器能在快速清除故障的同时减小故障电流对耗能支路的冲击,有效限制故障电流的上升速率。