RTDS串补模型参数校正及仿真测试

串补线路近端发生单相经过渡电阻短路故障时,线路两侧故障电流可能反向,纵联电流差动保护存在拒动的风险。分析了不同故障类型对串补线路纵联电流差动保护的影响,通过实测MOV参数并提取短路故障故录数据,对RTDS串补模型MOV参数进行了校正,确保了仿真模型的正确性。根据实际线路实测参数和网架结构搭建了RTDS检测环境及模型,并对国内主流线路保护厂家含串补功能线路保护进行了仿真测试。     

纵联支接阻抗保护在超(特)高压线路中的应用

为了克服重载线路内部发生高阻接地故障时纵联电流差动保护的灵敏度不足甚至拒动的问题,传统保护方案中引入零序电流差动保护作为电流差动保护的补充,但是零序电流差动保护不具有选相功能,并且在线路非全相运行又发生高阻接地故障时零差保护可能会拒动。针对此问题,根据纵联支接阻抗保护的特点,本文提出将纵联支接阻抗保护原理作为全电流差动保护原理的补充,构成一种新的保护方案,克服了零序电流差动保护作为纵联电流差动保护补充时存在的问题。新保护方案动作速度快,无需额外的选相元件就能分相动作,不受线路非全相运行方式的影响且无需对电容电流进行补偿,线路发生高阻接地故障时,新方案能够灵敏可靠动作。仿真实验验证了新保护方案的正确性和有效性。     

大串补线路电流差动保护拒动因素及改进保护方法

大串联补偿设备在超高压输电系统中得到越来越广泛的应用,伴随着复杂多系统的互联,含大串联补偿设备的线路(简称串补线路)在特定运行方式下出现线路背侧系统阻抗较小,可能导致线路内部故障时系统电流反向,此时串补线路电流差动保护可能会因灵敏度不足而拒动。基于此,详细分析了串补线路电流反向的原因及其对差动保护的影响。重点对不同串补度、系统功角差和过渡电阻等影响因素下的差动保护的动作特性进行研究。进一步地,为解决差动保护拒动问题,提出一种基于串补线路两侧电流幅相综合制动的电流差动保护改进判据,该判据能够有效解决串补线路内部故障时灵敏度降低的问题。仿真结果显示,相比传统差动保护,改进方案能够明显提高保护灵敏度。     

基于故障分量虚拟阻抗的线路差动保护原理

针对传统纵联保护的不足,提出了一种基于故障分量虚拟阻抗的线路差动保护原理。考虑分布参数的影响,利用线路两端故障分量推导线路中任意点处的电压、电流故障序分量,并将二者之比定义为虚拟阻抗。取线路中点处各序的电流故障分量和虚拟阻抗构成保护判据,识别各种类型的故障。仿真结果表明,该判据能准确识别各种类型的故障,灵敏度和可靠性较高,且不受故障位置、过渡电阻、负荷电流、分布电容及信息同步的影响。     

基于零序差动阻抗的输电线路保护新原理研究

针对现有的输电线路光纤纵联差动保护原理易受分布电容电流影响较大,且要求线路两端信息的严格同步的问题,研究了一种基于双侧信息的零序差动阻抗保护原理。给出了零序差动阻抗的定义为线路两端零序电压与零序电流比值之和。由理论分析可知区内故障时零序差动阻抗为两侧系统零序阻抗和的负值,阻抗位于第三象限,区外故障时零序差动阻抗为线路的阻抗,阻抗位于第一象限。根据零序差动阻抗的阻抗角构成保护判据。在PSCAD中搭建模型进行仿真实验,实验结果表明,零序差动阻抗保护原理不受对地电容电流和过渡电阻的影响,适用于带并联电抗器补偿的线路和弱馈电系统,并不要求两侧信号严格同步。     

500kV上承双回线路保护与串补保护相互影响分析

基于串联电容补偿装置在电力系统中应用的研究,结合华北电网上承双回线路加装串补工程,介绍了串补本体保护及线路保护的实际情况。从各种保护原理出发,针对线路保护中的工频变化量保护、距离保护、纵联保护及电流差动保护等不同类型保护,分析了上承双回线路串补保护与线路继电保护的相互影响,阐述了串补保护与线路保护的配合情况。研究结果表明,纵联电流差动保护受串补影响最小,优于其他原理的保护。     

适应于酒泉风电送出的750 kV线路纵联保护原理研究

针对酒泉大规模风电基地送出750 kV输电线路,提出了一种适用于带串补和可控电抗器输电线路的故障分量综合阻抗纵联保护新原理。通过计算线路故障分量差动电压与差动电流的比值得到综合阻抗,外部故障时,综合阻抗反映线路的并联容抗,模值很大;内部故障时,综合阻抗反映系统阻抗,模值很小,并分析指出补偿相间电容后再分相计算综合阻抗判据,可以增强健全相保护的可靠性。新原理容易整定,本身具有选相能力,不受负荷波动、电容电流的影响,不受串补电容以及可控电抗器的影响,耐受过渡电阻能力强。利用ATP以酒泉风电基地750 kV送出系统为原型进行仿真实验,结果表明该原理可靠灵敏,适应于大规模风电送出工程的需要。     

适应于酒泉风电送出的750 kV线路纵联保护原理研究

针对酒泉大规模风电基地送出750 kV输电线路,提出了一种适用于带串补和可控电抗器输电线路的故障分量综合阻抗纵联保护新原理.通过计算线路故障分量差动电压与差动电流的比值得到综合阻抗,外部故障时,综合阻抗反映线路的并联容抗,模值很大;内部故障时,综合阻抗反映系统阻抗,模值很小,并分析指出补偿相间电容后再分相计算综合阻抗判据,可以增强健全相保护的可靠性.新原理容易整定,本身具有选相能力,不受负荷波动、电容电流的影响,不受串补电容以及可控电抗器的影响,耐受过渡电阻能力强.利用ATP以酒泉风电基地750 kV送出系统为原型进行仿真实验,结果表明该原理可靠灵敏,适应于大规模风电送出工程的需要.     

串联电容补偿线路接地故障的行波测距新方法

串补电容破坏了线路阻抗分布的均匀性,且过电压保护元件MOV(metal oxide varistor)为非线性元件,所以传统的故障测距算法不适用于串补线路。该文首先分析了串补线路上行波差动电流的不平衡输出,然后定义了适用于串补线路的行波差动电流。对于新定义的行波差动电流,串补线路内部故障时,地模和线模的行波差动电流不同,其相角差与故障点位置相关,据此提出了基于行波差动电流的接地故障测距原理。该原理不受过渡电阻、系统运行方式、MOV导通与否和串补装置运行状态的影响,PSCAD仿真结果表明,测距准确可靠。     

基于参数识别的纵联保护在交直流混联电网中的应用研究

为分析线路差动保护对交直流混联电网的适应性,利用RTDS试验数据仿真了在直流系统换相失败、交流线路区外故障以及区内高阻接地故障时线路差动保护的动作特性,结果显示线路差动保护在上述情况下存在可靠性不高或灵敏度下降的问题。差动电流频谱分析表明,流过线路并联电抗器的非周期分量和低频分量是造成保护动作性能降低的原因。为此,采用参数识别的思想提出了一种基于并联电抗器的纵联保护原理,将内部和外部故障的模型统一简化为电感模型,通过比较模型中电感参数的符号和幅值来区分内部和外部故障。RTDS试验数据表明,该方法能可靠区分内部和外部故障,有效克服了电流中非周期分量和低频分量的影响,证明了新原理的正确性和有效性。     

适用于带中段并联电抗器的电缆线路的参数识别纵联保护新原理

针对中段并联电抗器的电缆线路,提出了一种基于参数识别的纵联保护新方法。保护原理利用了故障分量网络,选取并联电抗器安装处作为参考点。根据贝瑞隆分布参数模型,分别将线路两侧电压和电流归算得到参考点处的电压和电流,并将两者的比值作为该侧特征阻抗。定义特征参数为两侧特征阻抗的并联值。区外故障对应的特征参数识别结果为并联电抗器的电抗值,极性为正;区内故障对应的特征参数的识别结果为参考点背侧总阻抗并联值,极性为负。综上可根据区内外故障下特征参数识别结果的差异性构造保护判据。经过理论分析和仿真验证可知,保护原理易于整定计算,具有较高的灵敏度,同时具备较强的抗过渡电阻能力,对采样率的要求不高,具有较高的可靠性。     

基于故障分量正序、负序和零序综合阻抗的线路纵联保护新原理

提出了故障分量正序综合阻抗、负序综合阻抗和零序综合阻抗的概念。发生区外故障时,故障分量正序综合阻抗等于线路正序容抗,负序综合阻抗等于线路负序容抗,零序综合阻抗等于线路零序容抗,数值较大;被保护线路上发生区内故障时,故障分量正序综合阻抗、负序综合阻抗和零序综合阻抗分别反映系统和线路的正序、负序和零序阻抗,数值较小。根据该特征,可以区分线路上是否发生故障,据此提出了基于故障分量正序综合阻抗、负序综合阻抗和零序综合阻抗的纵联线路保护原理,不需对电容电流进行补偿,灵敏度高,不受过渡电阻的影响,整定原则明确,定值裕度大。     

特高压输电线路分布电容对负序方向纵联保护的影响

为消除特高压输电线路中分布电容对负序方向纵联保护的影响,文章提出一种基于贝瑞隆模型的精确补偿算法。该算法对于故障暂态和故障稳态具有同样的补偿效果,并且提高了负序方向元件在大电源、长线路条件下的保护灵敏度,解决了特高压长线路外部故障时保护误动以及双回线路一回线不对称故障时非故障线路负序方向纵联保护误动的问题。理论分析和仿真试验证明了上述补偿算法的正确性。     

直流输电线路单极故障不平衡电流分析及差动保护改进方案

电流差动保护基于基尔霍夫电流定律,其从原理上具有绝对的选择性.但随着输电距离日益增加、线路分布特征愈加显著,传统电流差动保护需要增长延时、提高门槛以避免故障暂态分布电容电流引起的误动,降低了保护速动性、灵敏度.为了解决上述问题,研究了利用线路补偿点计算电流的差动保护改进判据,对由线路参数耦合特性引入的健全极不平衡电流的...     

输电线路综合阻抗纵联保护新原理

提出了一种基于综合阻抗的纵联线路保护新原理。利用故障时线路两端电压相量和与电流相量和的比值,来判断线路上是否发生故障。在外部故障时,该比值反映输电线路上的容抗,其虚部为一个绝对值较大的负数;内部故障时,其虚部为正数或为绝对值较小的负数,据此可以区分线路上的内部和外部故障。新原理易整定,本身具有选相能力,不受电容电流的影响,可用于带或不带电抗器补偿的线路,抗过渡电阻能力强。EMTP仿真和动模数据验证了新原理的有效性。     

同塔双回线纵向故障特征分析及零序方向保护改进

同塔双回线在发生不对称纵向故障时,由于负荷电流的转移,健全线路上会流过较大的不平衡电流,可能导致健全线路上带零序电压补偿的纵联零序方向元件误动。分析了同塔双回线纵向故障时零序、负序分量的特征,阐释了单相故障跳闸后健全线路上带零序电压补偿的零序方向保护误动的机理,并且提出了利用单回线负序分量信息的保护改进方法。在零序电流达到门槛值而零序电压不足时,引入负序电流门槛来判断是否启动零序电压补偿,并结合带负序电压补偿的负序方向元件来判断故障方向。仿真结果表明,所提方法在相邻线路发生不对称纵向故障时能有效闭锁本线路的方向保护,防止保护误动作;在本线路靠近对侧发生接地故障,本侧零序电压较低的情况下改进的零序方向保护有较高的灵敏度,能够可靠动作。     

特高压交流输电线路接地阻抗继电器动作特性分析

针对特高压交流输电线路分布电容大、故障后渡过程明显的特点,从分布参数线路模型入手,分析了正常运行和接地故障状态下,接地阻抗继电器测量阻抗的变化规律,证实了故障情况下测量阻抗与故障距离呈双曲函数关系,提出了一种新型接地阻抗继电器电流接线方式,并探讨了P值常数化、线性化的相关问题.理论分析和测试结果表明:对于400 km以下的特高压交流输电短线路,接地阻抗继电器可以基于集中参数模型整定;但是对于400 km以上的长线路,在基于分布参数模型整定阻抗继电器和采用新型电流接线方式的基础上,方向性接地阻抗继电器能够正确判别故障发生、检测故障位置.     

基于虚拟阻抗模型的电流互感器饱和判据

提出一种虚拟阻抗模型的电流互感器饱和判别方法,它可以有效地识别区内外故障因电流互感器(TA)饱和对差动保护的影响。在电力系统的线路、母线、主设备等一些差动保护中,区外故障时,在大的短路电流作用下TA饱和容易造成保护误动。基于RL模型的短数据窗算法可以测得保护安装点的二次等效系统阻抗,它可以等效到在系统故障增量模型中虚拟一条阻抗支路。区内外故障TA饱和时,该支路虚拟阻抗会发生明显的变化。分析该阻抗在TA饱和与否情况下的变化规律,利用这种变化规律可以可靠、灵敏地判别出区内外故障TA饱和,是否闭锁差动保护,提高差动保护的可靠性。     

基于模型识别光伏接入配电网线路纵联保护研究

光伏因受外界环境因素影响,输出功率存在间歇性和波动性。分布式光伏系统接入配电网会导致部分线路电流保护误动、拒动和灵敏度下降问题。在分析分布式光伏接入配电网故障特征的基础上,基于参数辨识理论对模型识别纵联保护原理进行改进与优化,提出光伏接入配电网线路保护判据。改进后的模型识别纵联保护方法将线路区外、区内故障均等效为不同的电感电路模型,根据线路故障时内、外部模型误差大小来区分区内、区外故障。通过PSACD/EMTDC仿真验证,该方法有效克服了光伏接入配电网分支电流的影响并且能够快速、准确地动作,从而验证了将模型识别纵联保护原理应用在光伏接入配电网线路保护的正确性和有效性。