基于PSCAD/EMTDC的距离保护R-L模型算法研究

应用线路模型算法的特点及适应性分析,可为电力系统距离保护阻抗算法乃至整个保护提供良好的选择性和可靠性保证。针对R-L模型算法,典型设计了在短路时线路分布电容高频分量的情况,运用PSCAD/EMTDC完成电力系统距离保护的仿真,应用基于线路模型的R-L解微分方程的阻抗算法,在双端系统中对算法进行了测试,并对算法的稳定性进行了研究。对电力系统距离保护阻抗R-L模型算法的实际应用提供了理论基础。     

基于R-L模型误差的自适应距离保护

为了描述R-L模型的准确性,提出了R-L模型误差的概念.仿真显示,R-L模型误差与测量电抗误差有明确的关系.目前基于R-L模型算法的距离保护一般采用反时限动作特性,针对其保护范围的开放很保守、不利于中远端故障快速切除的缺陷,提出了基于R-L模型误差的自适应距离保护.故障后,实时计算R-L模型误差,并根据R-L模型误差与测量电抗误差的关系自适应地调整电抗值.仿真结果表明,所提出的自适应方案能有效防止暂态超越,并能显著提高末端故障时的动作速度,整体性能较反时限动作特性距离保护有了很大提高.     

基于R-L模型的输电线路阻抗保护的仿真分析

输电线路的阻抗保护对于电力系统安全稳定运行具有重要的意义,对输电线路采取了R-L模型的等效方式。R-L模型算法可以不用将非周期分量滤除,所以算法的总时间窗较短;而且它不受电网频率变化的影响,所以在线路距离保护中得到了广泛应用。在simulink中搭建了一典型的输电模型,并在matlab中利用差分方程实现了在线计算线路短路阻抗值,验证了该模型算法的有效性。     

基于电子式互感器微分输出的改进R-L模型距离保护算法

以基于罗氏线圈的电子式电流互感器和基于电容分压原理的电子式电压互感器为例,推导电子式互感器的微分输出原理。通过对传统R-L模型算法进行改进,可直接利用电子式互感器输出的微分信号进行故障测距并实现距离保护功能,在保证可靠性的基础上缩短了保护动作时间。通过对过渡电阻的影响进行分析,证明改进R-L模型算法本身具有较好的抗过渡电阻能力。通过仿真实验、动模实验以及对算法动态特性的分析,验证了基于改进R-L模型算法的故障测距及距离保护方案的可行性和有效性。     

基于误差权重估计的串补线路阻抗快速计算方法

含串联补偿装置的线路故障特征较为复杂,且故障时串补设备工况多变,给采用傅里叶算法提取工频的传统距离保护阻抗计算带来困难.基于线路R-L串联模型,通过引入误差权重矩阵的方式,对由采样点数据构成的电压、电流矩阵方程进行改进,减小了最小二乘拟合计算时奇异点的影响.对计算结果引入结果权重矩阵,在保证阻抗计算结果实时更新的同时增强了稳定性.在不同故障类型下进行仿真计算,结果表明所提出算法比传统工频阻抗算法收敛速度更快,误差更小且波动较小.     

适用于新能源并网系统的距离保护方法

为进一步提升距离保护在新能源并网系统中的性能,提出一种综合考虑并网换流器控制策略和传输线分布电容效应的距离保护方法。当系统发生不对称故障时,结合换流器的控制特性、系统的序阻抗特征和过渡电阻的纯阻性特征,消除故障回路方程中过渡电阻和对端系统参数等3个未知量,进而实现R-L模型中对故障距离的求解。随后基于R-L模型中的计算结果设置整定点,并利用Bergeron模型中的计算公式推导整定点处的真实电气量。最后联列整定点至故障点的故障回路方程求解故障距离,以减弱分布电容效应对距离保护的影响。仿真结果验证了该方法受换流器故障特征和过渡电阻影响小,在长线中仍具有较好的性能。     

基于电子式互感器的R-L模型距离保护应用研究

基于智能变电站中电子式互感器的优良传变特性,建立被保护线路的时域微分方程模型,用保护安装处的零序电流模拟故障点接地电流,以提高测量精度。仿真试验验证了R-L模型测量精度高、响应速度快、耐过渡电阻能力强的特点。针对仿真试验模型的稳态超越问题,利用故障点两侧的零序网参数特点对零序电流进行相位补偿。仿真试验结果表明,改进的R-L模型在金属性故障时测量精度高,近端故障耐过渡电阻能力强,并有效地解决了末端故障超越问题。最后,对基于R-L模型的距离保护在智能变电站中的应用作了介绍。     

基于电子式互感器的R-L模型距离保护应用研究

基于智能变电站中电子式互感器的优良传变特性,建立被保护线路的时域微分方程模型,用保护安装处的零序电流模拟故障点接地电流,以提高测量精度。仿真试验验证了R-L模型测量精度高、响应速度快、耐过渡电阻能力强的特点。针对仿真试验模型的稳态超越问题,利用故障点两侧的零序网参数特点对零序电流进行相位补偿。仿真试验结果表明,改进的R-L模型在金属性故障时测量精度高,近端故障耐过渡电阻能力强,并有效地解决了末端故障超越问题。最后,对基于R-L模型的距离保护在智能变电站中的应用作了介绍。     

风电电源阻抗特性对相量式距离保护的影响分析

通过理论分析与仿真模型结合的方法对传统线路距离保护在风电系统中的适应性问题进行研究。基于风电系统阻抗特征,提出了比相式与突变量距离保护的等效正序阻抗,研究了风电接入对距离保护的影响,并通过仿真试验验证了理论分析的结果。研究表明,风电电源等值正序阻抗与风电侧各序阻抗以及保护安装处各序故障电流均有关,阻抗特征不仅影响区内故障时保护的灵敏性,更会影响区外故障时保护的正确动作率。与风电系统弱馈与频率偏移特性相比,风电系统的阻抗时变特性是比相式原理距离保护和工频故障量距离保护无法可靠动作的直接原因。     

解决电压互感器二次侧故障对距离保护影响的新方法

分析了电压互感器（TV）二次侧两点接地故障对电压的影响，得出TV二次侧两点接地只影响零序电压，从而影响接地距离保护的正确动作。提出了一种基于参数识别的距离保护原理。该原理基于输电线路R-L模型，采用准确测量的零序电流在系统阻抗上的电压降代替受影响的零序电压，有效地解决了TV两点接地故障对接地距离保护的影响。ATP仿真和现场数据验证了该原理的正确性和可靠性。     

Fast digital distance algorithm using FIR filtering

In digital transmission line distance protection schemes based on microprocessors, the post-fault data window required to cope with transient signal components forms the major part of the total relaying time. As a result, short relaying times and accurate impedance calculations are difficult to achieve when the signals have substantial transient components. This paper establishes that a simple series R-L model of the transmission line is an adequate basis for many practical cases. Based on an analysis of an impedance calculation method using an R-L model, a digital filtering technique is proposed which requires a very short time window and little computation. The algorithm is therefore suitable for microprocessor implementation. Laboratory test results are included.     

基于R-L模型的单相重合闸线路故障测距方法

基于R-L线路模型的单端阻抗测距原理简单、可靠,实际应用时为消除过渡电阻影响,需要事先已知对端系统阻抗,当对侧系统运行方式变化时,传统阻抗测距法的故障定位精度降低.针对输电线路上最常见的单相接地故障,提出利用故障后单相跳闸等待重合、线路非全相运行时的单端电气量,计算得到对侧系统零序阻抗,从而提高单相接地故障的定位精度.该方法从原理上消除了对侧系统实时参数未知对故障测距的影响,只使用本侧工频电气量,无需通信通道,原理可靠,适用于现有故障测距装置.理论分析和EMTP仿真试验表明该方法无需事先知道对侧系统运行方式,有较高的故障定位精度.     

基于R-L模型的串补线路距离保护方案

针对串补线路故障特性更为复杂,造成距离保护难以正确动作的问题,提出了一种利用单端信息的串补线路故障测距方案。以R-L模型为基础,根据串补前及串补后故障线路参数的不同,给出了2个测距计算模型。利用该模型计算出的电阻值与实际电阻值的对比,可准确判断故障点相对串补装置的位置。若故障发生在串补装置前,则直接驱动断路器跳闸;若故障发生在串补装置后,则利用串补后的故障计算模型,判断出故障位置。该方法可以较好地解决传统距离保护在串补线路中的暂态超越问题,同时,利用MOV导通前的暂态信息,避开了MOV导通初期串补电容电压难以获取的问题,极大地提高了距离保护的可靠性。利用PSCAD仿真验证了该方案的可靠性和有效性。     

基于参数识别的单端电气量频域法故障测距原理

在分析故障网络方程基础上，提出了一种新的频域法测距原理。该方法将对端系统电阻、电感、故障点过渡电阻和故障距离作为待识别参数，利用故障暂态电流电压丰富的频谱信息，结合故障暂态及稳态响应中测量点电流电压频域网络方程，采用参数识别的方法求解故障距离及对端系统参数，从原理上克服了传统单端测距方法受系统阻抗影响的缺点，方法简单可靠，此外，文中给出了一种从离散采样数据值中提取频谱的方法，EMTP仿真表明文中方法具有较高的测距精度，可方便地推广到线路为R-L模型和分布参数模型的情况。随着光互感器的成熟和应用，该方法有望得到实际应用。     

适用于集中参数单端测距模型的距离修正方法

提出了一种能够有效提高基于集中参数输电线路模型的单端故障测距精度的修正方法。根据集中参数线路模型算法的实测距离，换算成与模型匹配的正序测量阻抗。另外，基于输电线路贝瑞隆模型，推导出金属短路时应测的故障环路正序阻抗与实际距离的对应关系。通过测量阻抗将实测距离和实际距离关联起来，形成修正公式，在理论上消除了线路分布电容带来的误差。该修正算法基于工频量，对采样率要求不高，具有较高的工程实用价值。大量的ATP仿真试验验证了距离修正的有效性。