直流馈入下的工频变化量方向纵联保护动作特性分析（三）非故障线路的方向保护

基于各种换相失败情况下的直流系统等值工频变化量阻抗特性,对非故障线路的工频变化量方向元件动作特性进行了理论研究,分析了直流换相失败暂态过程造成非故障线路方向元件所感受到的暂态功率方向突变的问题;在此基础上结合方向纵联保护不同的动作逻辑,对直流换相失败暂态过程引起非故障线路方向纵联保护误动情况进行了分析;基于PSCAD/EMTDC的仿真验证了理论分析的正确性。     

直流馈入下的工频变化量方向纵联保护动作特性分析（一）直流系统等值工频变化量阻抗模型

直流馈入将造成交流电网工频变化量方向保护动作特性发生变化。结合交直流互联电网相 互作用机理,针对工频变化量方向保护原理的分析特点,建立了适用于工频变化量方向保护动作特 性分析的直流系统等值工频变化量阻抗模型,并在不同短路容量及故障条件下,对其特性进行了理 论分析。基于PSCAD/EMTDC对各种直流换相失败进行仿真,验证了所建模型的有效性和准确 性。该模型为进一步分析直流馈入下的工频变化量方向保护动作特性提供了依据。     

特高压直流输电线路暂态能量保护

在分析±800 kV特高压直流输电线路区内外故障、雷击等暂态过程的基础上,提出了一种特高压直流输电线路暂态能量保护新原理。该原理根据各种暂态过程中线路两侧低频能量差值的故障特征,实现了区内故障及其故障极的快速准确识别。基于PSCAD/EMTDC的大量仿真验证,结果表明该保护原理简单、可靠、实用性强,具有绝对的选择性,不受雷击干扰、两极线路电磁耦合和换相失败的影响,高阻接地故障仍具有足够的灵敏性,能满足特高压直流线路对保护性能的要求,可在当前高压直流控制保护系统硬件条件下实现。     

高压直流输电系统换相失败的概率分析

换相失败是直流逆变系统最常见的动态故障，其概率分析是对传统确定性分析的一种重要补充。提出了换相失败的概率分析方法，给出了一组不同故障在不同时刻发生时熄弧角的计算公式。充分利用影响换相失败的因素之间的概率关系，考虑控制装置的快速调节作用，用Monte-Carlo模拟法统计计算换相失败的概率指标。所得结论对避免换相失败、保证直流系统稳定运行具有一定的指导意义。     

多端和多馈入直流输电系统中换相失败的研究

借鉴两端直流系统中换相失败的研究结果和熄弧角公式，运用数学和电路基本理论，推导常规控制方式下多端直流（MTDC）系统和多馈入直流（MIDC）系统的熄弧角模型，分析影响换相失败的各种因素，阐述复杂直流输电系统中发生换相失败的一般规律：MTDC系统中，定电压控制的逆变站的参数会对系统中所有逆变站的换相失败产生影响；受影响的逆变站由于自身运行参数、控制方式的变化，可能形成复杂的换相失败故障及故障恢复过程；MIDC系统中，一个逆变站的换相失败除了受自身参数的影响，还受与之相耦合的其他逆变站参数的影响。     

超高速方向保护——JKF-1

JKF-1快速方向保护中利用故障分量中的工频附加分量构成阻抗继电器。快速切除线路近处 故障。利用工频附加分量的构成方向继电器，经高频通导与对侧保护交换信号后切除全线故 障。新保护以实用为目标，特别注重安全性可靠；另外，强调理论上及使用维护方面的简单 化，旨在实现超高速保护的普及化。     

超高速方向继电器新算法的研究(Ⅰ)——原理分析

应用综合矢量的概念，提出了一种判别高压输电线路故障方向的新算法，在较短的数据窗内 计算出电压、电流的相位差，从而达到判断故障方向的目的。该继电器的动作速度快于常规 的基于工频电气量的方向保护，其可靠性优于行波方向保护，且具有较高的灵敏度。     

基于模型识别的串补线路方向元件

提出了一种基于模型识别的串补线路方向元件的方向判别原理。采用时域算法,通过2种模型的模型误差、识别的电感值和电容值与实际值的差异构成方向判据。大量仿真验证表明,该方法不受衰减直流分量、故障类型、过渡电阻以及故障点位置影响,与传统工频量方向元件相比,不仅避免了电容器容抗大于背侧系统阻抗时引起的方向误判问题,而且提高了方向判别的准确性。     

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。     

直流牵引系统馈线微机保护装置

直流牵引系统馈线远端非金属性小短路电流故障是直流牵引系统馈线保护的难点。文中阐述了电流变化量保护原理，分析了牵引馈线远端经电阻短路和电弧短路故障电流的变化特征；提出采用电流变化率为启动元件电流增量检测的主保护判据，并针对电弧故障电流变化特征提出电流增量辅助保护判据，两者相结合实现直流牵引系统馈线保护方案；详细分析了不同情况下保护判据的动作特性及整定原则；以该保护方案为基础研制开发了馈线微机保护装置，并通过了保护测试与现场试验。     

基于相角差的发电机定子接地保护方向元件

分析了发电机发生内外部单相接地故障后,机端和中性点侧3次谐波电压、基波零序电压和零序电流之间相角的变化关系。在此基础上,提出基于相角判别的新型发电机定子接地保护方向元件。该方向元件由2部分组成:对距中性点50%以内的定子绕组故障,利用机端和中性点两侧故障分量3次谐波电压的相角值相等且为负值的特点构成;对50%以上范围的定子绕组故障,由于零序故障电压和电流均相对较大,采用零序电压和零序电流相位的关系来识别故障方向。该方向元件构成原理简单,可以与目前现场应用的各种单相接地保护方案配合使用,具有较强的工程应用前景。     

特高压输电线路负序方向纵联保护

采用数字式二阶RC低通滤波器和半波差分傅里叶算法，结合相序变换滤取负序分量，可在微机保护中实现负序方向元件，并可在故障初几毫秒内正确动作。用该方法实现的负序方向元件可正确及时地捕捉到由不对称故障发展起来的三相短路故障瞬间的不对称，故可以反映各种不对称故障和由不对称故障发展起来的三相故障。仿真试验验证了用所提出的方法实现的负序方向元件用于特高压输电线路的可行性和优越性。     

充填灌浆在管道定向钻穿越堤防工程中的应用

针对港清三线天然气管道定向钻穿越东淀北大堤的施工工艺特点及可能引发的堤防质量隐患问题,分析了充填灌浆技术在加固提岸中的技术方案和技术要点。     

RCS-901G高频方向保护拒动原因分析

清江隔河岩水力发电厂500 k V清葛线配置了两套保护,CSC-103B型光纤差动保护和RCS-901G型高频方向保护。但在2018年7月22日发生单相接地故障时,RCS-901G并未启动。经试验分析已知,故障发生时RCS-901G的本站侧因机组未发电为弱电源侧,保护装置采集到的故障电流小,保护启动元件不能动作,而弱馈功能也没投,保护元件不能通过弱馈功能启动。     

接地故障零序方向元件拒动保护改进方案

对于大电源长线路的输电系统，当线路末端发生接地故障时，虽然零序电流达到定值，零（负）序方向元件由于零（负）序电压可能达不到方向元件的门槛值，造成保护拒动。针对这类问题，提出了2种解决方案：一种是当零（负）序方向元件由于零（负）序电压可能达不到方向元件的门槛时，以正序电压代替零（负）序电压作为零序电流方向判别；另一种是采用无方向零序电流反时限过流保护作为接地故障后备保护，并提出了新的电流互感器断线方案，解决了国内保护装置电流互感器断线与反时限零序后备存在的矛盾。     

纵联零序方向保护零序弱馈拒动的改进方案及其仿真

线路发生接地故障时,两侧零序阻抗相差过大将导致两侧零序电流差别过大,虽然两侧的零序方向元件均能正确动作,但是由于一侧零序电流达不到动作定值,从而造成纵联零序方向保护拒动。文中针对这种零序弱馈现象的产生进行了仿真分析,并且提出了针对零序弱馈的纵联零序方向保护的改进方案,进行了验证。实时数字仿真试验结果表明该方案解决了零序弱馈时的纵联零序保护拒动问题,有效改善了纵联接地保护的性能。     

顺坡渗流联合坡面加载的坡积土模型试验分析

针对常规土工模型试验只能满足几何相似而不能满足应力相似的问题,提出了利用顺坡渗流力和坡面法向加载产生的法向应力以满足坡积土模型试验中自重应力相似的一种模型试验方法。对于很小厚度的坡积土模型,通过施加顺坡向渗流力满足切向应力的近似等效,施加垂直坡面荷载实现法向附加应力的近似等效,从而通过切向和法向应力的叠加来满足坡积土模型和现场原型边坡的自重应力相似。通过数值分析比较了厚为30 cm坡积土模型与厚为3 m坡积土原型。计算结果表明模型和原型的应力相似;模型和原型中的最大剪应变和剪应力水平在坡积体中的分布情况相似,数值误差在10%以内;数值分析结果验证了所建议方法的合理性和可行性。