基于并联电抗器差模电流波形特征的三相自适应重合闸永久性故障识别

针对带并联电抗器的超高压输电线路,详细分析了发生两相或三相瞬时性及永久性故障时,故障相并联电抗器差模电流的特征:在线路两端三相跳闸以后,对于瞬时性故障,故障点熄弧以后,差模电流中只存在衰减周期分量,对于永久性故障,差模电流中只存在衰减直流分量。利用差模电流的这一特性可以提出适用于三相自适应重合闸中相间故障性质识别的新判据,该判据只需利用单端并联电抗器电流即可实现,并且可以判定熄弧时刻。大量ATP/EMTP电磁暂态仿真表明,该方法能够快速准确地识别故障性质,且基本不受故障位置、过渡电阻、采样频率、负荷电流、故障时刻、跳闸时刻、故障点熄弧时刻等因素的影响,且同时适用于单端和双端带并联电抗器的输电线路。     

利用过渡电阻参数识别的输电线路永久性故障确认方法

为了确定带并联电抗器输电线路单相接地故障后的熄弧时刻,提出了一种永久性故障确认方法。以单相接地故障断路器跳开后含过渡电阻支路的输电线路“型等效模型为参数辨识模型,在故障测距结果已知的情况下,通过计算过渡电阻值区分永久性故障和瞬时性故障。永久性故障情况下,所得过渡电阻值较小,瞬时性故障情况下,所得过渡电阻值很大。利用电力...     

带并联电抗器高压长线路的故障测距算法研究

为了改善超高压输电线路沿线电压分布和无功分布,减少潜供电流,加速潜供电弧的熄灭,限制系统过电压等,一般要安装并联电抗器.利用线路两端母线处的暂态电压电流进行故障测距,会因为并联电抗器的安装存在较大误差.本文基于线路的分布参数模型,考虑高压长输电线路两端电抗器的影响,构造了新的频域测距方程;为了消除线路参数的测量误差对测距结果的不良影响,把输电线路的长度、电阻、电感等参数与故障距离—同作为未知参数,建立线路故障网络的频谱方程;然后提取故障暂态电压电流的工频信号与自由分量,并求解方程组;最后将该测距算法应用到带多个并联电抗器超高压长输电线路的故障测距.电磁暂态仿真程序仿真数据表明,该测距算法具有较高的计算精度,测距精度不受过渡电阻、系统不同步角的影响,具有较强的稳定性.     

基于暂态电压比初始值和时域迭代的直流配电网单端测距方法

针对直流配电网线路单端故障测距精度不高的问题，提出了一种基于暂态电压比的单端故障测距方法。该方法通过分析故障发生后限流电抗器两端故障电气量的特征和数学表达式，构建了时域内基于限流电抗器两端暂态电压比的故障测距方案，并利用迭代的方法削弱过渡电阻对故障测距精度的影响。该方法利用单端电气量，耐过渡电阻能力强，对通信无严格要求，无需安装同步装置，提高了直流配电网线路单端故障测距的精度。在PSCAD/EMTDC平台搭建多端直流配电网模型，对所提测距方法进行仿真分析，结果证明所提方法可以实现基于单端电气量的精确故障测距。     

带并联电抗器的双回线故障测距算法研究

超、特高压输电线路为了补偿线路的容性充电功率,控制无功潮流,稳定网络运行电压,限制潜供电流等,一般要安装并联电抗器。由于并联电抗器的安装,直接测取双回线两端母线处的电压及线路流过的电流进行测距,必然会引起误差。采用基于反序网的双端量算法进行故障测距,并根据并联电抗器的特点消除其影响。该测距方法在原理上不受线间互感、过渡电阻、分布电容、不同步角的影响。仿真结果表明其具有较高的计算精度。     

基于电压补偿原理的单相自适应重合闸新型相位判据

对瞬时性故障和永久性故障进行了详细的分析,提出了一种基于电压补偿原理的新型相位判据。该判据通过对断开相端电压分别进行两种适当的补偿,获得用于比相的两个相量,保证在瞬时性故障时两者反向;而在永久性故障时,两者接近于同向。该判据原理简单、可靠,不受过渡电阻、负荷电流和故障点位置的影响,仅利用线路的单端信息即可实现故障的判别,不需要故障测距装置,适用于不带并联电抗器超高压线路。EMTDC仿真实验证明了该方法的正确性和有效性。     

配电网线路相间故障重合前无故障识别方法研究

目前现有配电网线路相间故障采用自动重合闸技术存在重合于未消失故障导致重合不成功的风险,有必要重合前进行无故障识别来避免盲目重合。针对配电网带并联补偿电容器的线路,研究了一种利用并联电容器储能放电的电压电流信息进行相间故障重合前无故障识别方案。分析表明,瞬时故障时,故障熄弧前过渡电阻为较小值,而熄弧后过渡电阻理论上无穷大,且熄弧瞬间过渡电阻存在突变特征;而永久故障时,跳闸后故障过渡电阻持续为较小值。据此特征,提出了利用相间故障过渡电阻的辨识结果进行重合前故障状态的识别方法及判据。最后,PSCAD建模仿真计算分析表明,所提出相间故障重合前无故障识别方法的正确性和有效性,有助于提高配电网相间故障的重合成功率。     

基于电压补偿原理的单相自适应重合闸新型相位判据

对瞬时性故障和永久性故障进行了详细的分析,提出了一种基于电压补偿原理的新型相位判据.该判据通过对断开相端电压分别进行两种适当的补偿,获得用于比相的两个相量,保证在瞬时性故障时两者反向;而在永久性故障时,两者接近于同向.该判据原理简单、可靠,不受过渡电阻、负荷电流和故障点位置的影响,仅利用线路的单端信息即可实现故障的判别,不需要故障测距装置,适用于不带并联电抗器超高压线路.EMTDC仿真实验证明了该方法的正确性和有效性.     

基于参数识别原理的VSC-HVDC输电线路单端故障定位

为保障电压源换流器型直流输电(voltage sourceconverter HVDC,VSC-HVDC)系统的可靠运行,提出一种基于参数识别原理的VSC-HVDC输电线路单端故障定位方法。由于VSC-HVDC输电线路两端并联大电容,识别故障距离的时候,在0模分量网络中可以把两端的换流站系统等效为电容,通过参数识别的原理列写出包含故障距离和过渡电阻2个未知参数的故障定位时域微分方程,通过最小二乘法优化求解该方程即可得到故障距离和过渡电阻,从而实现故障定位。PSCAD下的仿真结果表明,该方法能够实现VSC-HVDC输电线路的准确故障定位,最大测距误差不超过1%。该方法仅需要单端电气量就能实现准确故障定位,对采样频率的要求不高,理论上不受过渡电阻的影响,可以满足VSC-HVDC输电线路故障测距的要求。     

一种适于高阻接地的单端时域测距算法

单端时域故障测距的难点在于单相经高阻接地故障问题。为了解决该问题,针对传统单端时域测距算法在处理单相经高阻接地中所存在的不足,提出了一种基于电流相差估计的单端时域算法。该算法能根据过渡电阻的大小自动补偿故障距离的测量误差,具有对过渡电阻的自适应特性。算法的核心是建立过渡电阻、故障距离及电流相差角之间的约束方程组,其电流相差角用序网络的参数来表示,将过渡电阻和故障距离作为未知参数,利用最小二乘法对参数进行求解辨识,以实现准确的故障测距。EMTP仿真表明,该方法对于经过渡电阻的接地故障具有较高的测距精度。     

并联电抗器中性点小电抗的选择及其对单相自适应重合闸的影响

根据单端带并补的输电线路模型,推导了最佳中性点电抗器的取值,以达到对相间电容进行完全补偿并在瞬时性故障时快速熄弧的目的。同时,建立了线路瞬时性故障时的一、二次电弧模型,并在ATP/EMTP中进行了500 kV输电线路瞬时性故障的仿真,仿真包括了输电线路进行导线换位和不换位2种情况,明确了不同中性点电抗器的选择对熄弧时间、潜供电流、恢复电压的影响。由仿真分析发现了传统基于电压幅值、电压畸变的单相自适应重合闸判据的不足。指出自适应重合闸判据应适应线路导线有无换位、有无并补、有无中性点电抗器及中性点电抗器取值大小等情况,从而达到在瞬时性故障时断路器在最佳时间快速重合、永久性故障时不重合的目的。     

同塔双回线电弧故障单端测距算法

高压输电线路的短路故障多伴随有电弧,针对目前众多故障定位算法中没有考虑过渡电阻的非线性特性的现状,提出了一种使用单端电气量进行故障测距的算法,该算法首先将耦合双回线解耦为同向量和反向量,根据反向量序网两端电压为零的特点,仅利用单侧电流推导故障点处的电压和电流,然后根据电弧故障电压、电流的转移特性构造测距方程,并利用最小二乘方法求解,实现故障测距。该算法使用了最小二乘方法得到故障距离,不需要输入对端系统等值阻抗,从理论上保证了该算法具有较高的测距精度。该算法理论分析简单,电磁暂态程序ATP仿真结果表明该测距算法有效、精度高。     

不受波速影响的特高压直流输电线路单端故障测距方法

现行特高压直流输电线路故障测距大多采用行波法,但单端/双端行波测距受行波波速影响较大,加上输电线路弧垂效应,测距精度较差。利用对端行波到达本端测距装置的时刻,通过公式推导消除行波波速的影响,推导出一种不受波速影响的特高压直流输电线路单端故障行波测距方法,将无需准确计算线路沿线波速也能实现直流输电线路故障测距。在PSCAD/EMTDC中搭建哈郑±800 kV特高压直流输电系统模型,在不同故障位置和不同过渡电阻下进行仿真。大量仿真结果表明,该改进单端测距方法不受输电线路沿线波速和故障位置影响且耐受过渡电阻能力强。     

输电线路永久性故障判别方法综述

介绍了输电线路永久性故障判别的研究现状,现有的永久性故障判别原理有2种,即基于恢复电压和基于瞬时故障电弧特性。前者判别的准确性受PT二次回路可靠性的影响,且因带并联电抗器线路的恢复电压低而无法采用;后者则因电弧电压不足额定电压的5%而在测量、分析和判断中存在可信度的问题,且电弧存在与瞬时性故障能否等价也值得讨论。提出了带并联电抗器线路永久性故障判别的新思路,即根据并联电抗器中恢复电压阶段的电流量判别瞬时性与永久性故障。     

基于ATP-EMTP的特高压交流输电线路潜供电流仿真分析

特高压输电线路路径长,潜供电弧难以熄灭,如果单相自动重合闸失败,将影响系统的安全和稳定,因此有必要对潜供电流进行研究。以1 000 kV特高压输电线路南阳-荆门段为研究对象,建立仿真研究模型,采用ATP-EMTP计算了线路长度、故障点位置、弧道电阻对潜供电流方法的影响,比较了快速接地开关和并联电抗器中性点加小电抗这2种抑制潜供电流方法在有并联电抗器的超高压和特高压输电线路中的应用效果。     

带并联电抗器输电线路三相自适应重合闸永久性故障判别

提出了一种适用于带并联电抗器的输电线路的相间瞬时性和永久性故障判别的新方法,利用三相并联电抗器电感参数的识别结果实现三相自适应重合闸。相间瞬时性故障待故障点熄弧后,三相储能由各自的自振回路释放;而相间永久性故障时,故障相的储能由故障回路可靠释放,非故障相储能则由自振回路得以释放。因此,以瞬时性π模型为参考模型,利用三相并联电抗器电流量实现三相并联电抗器电感参数的识别,由电感参数识别值与真实值的差异来区分永久性故障和瞬时性故障。瞬时性故障情况下,三相自振回路与参考模型一致,三相并联电抗电感求解值与真实值十分吻合。永久性故障情况下,由于故障相故障回路存在,故障相的并联电抗电感求解值与实际值差异显著。大量ATP仿真结果验证了判别方法的正确性和有效性。     

适用于带并抗的同杆双回线接地故障分相自适应重合闸策略

同杆双回线发生接地故障采用传统跳闸策略时可能会产生负序分量,传统自动重合闸方案在合闸前不判定故障性质,重合失败时将影响系统稳定性。针对该问题,提出了一种适用于带并抗的同杆双回线接地故障改进跳闸与分相自适应重合闸策略。首先,通过建立带并抗的同杆双回线各相之间的耦合模型并对其进行分析,提出了一种能够避免负序分量注入系统的改进跳闸策略。其次,分别对瞬时性故障和永久性故障情况下的故障相并联电抗器电流特征分析,提出了基于故障相并联电抗器微分栅电流的故障性质判据。最后,结合改进跳闸策略和故障性质判据,形成了适用于带并抗的同杆双回线接地故障分相自适应重合闸策略。PSCAD/EMTDC仿真验证了所提改进跳闸与分相自适应重合闸策略能够避免负序分量注入系统,以及在不同接地故障类型、故障位置和过渡电阻情况下都能保证输电线路重合成功率。     

基于Prony算法的单相自适应重合闸故障识别方法

基于电压互感器“带通”特性及实际系统工频分量的特点，提出了一种适用于带并联电抗器的特高压输电线路单相自适应重合闸故障识别方法。首先，利用ATP-EMTP电磁暂态软件建立电弧模型；其次，使用Prony算法求取工频衰减因子，并计算固定时间窗内的衰减因子比；最后通过比较瞬时性故障和永久性故障衰减因子比的差异提出故障识别判据。通过大量仿真及计算表明，无论故障点位置在哪，该方法均能够正确、有效识别瞬时性故障和永久性故障。     

基于单端暂态电压的含限流电抗器直流配电网保护方法

直流配电网故障特性复杂,故障的可靠识别和快速切除是保护面临的主要难点之一.针对含限流电抗器的多端柔性直流配电网,文中利用限流电抗器的故障暂态电压特性,提出一种单端暂态电压的直流线路保护方法.根据限流电抗器故障暂态初始电压的差异识别区内外故障,利用正、负极限流电抗器故障电压构成的电压比值系数区分故障类型,并据此提出故障识别判据和故障选极判据.在Simulink中建立多端柔性直流配电网仿真模型,结果表明所提保护方法可在0.5 ms内快速判别故障位置和故障类型,仅利用单端数据即可实现全线速动,具有良好的区内外故障识别区分能力,且无须考虑通信和双端数据同步问题,具有良好的抗过渡电阻和抗噪声干扰能力.