单母分段接线备自投动作方案分析及优化

110 kV变电站单母线分段接线与内桥接线在运行方式上极为相似,但由于一次接线方式、继电保护配置等方面的不同,导致备自投动作逻辑存在差别。本文分析了备自投装置在单母线分段接线方式下存在的问题以及分段开关死区故障时备自投各类闭锁及动作情况,提出在不同运行方式下死区故障时备自投判断逻辑及动作策略,在保证安全的基础上优化现有的单母线分段备自投逻辑,使死区故障时备自投可靠隔离故障点并迅速恢复供电,提升供电恢复速度,增加供电可靠性。     

内桥接线变电站进线备自投逻辑改进

备自投是内桥变电站内一种重要的安全自动装置,完善的备自投逻辑能够在工作电源失去后快速恢复对无故障设备的供电,又能避免合于故障,防止对电气设备产生二次故障冲击。以本地区110kV内桥接线变电站典型的进线备自投方式1为例,探讨了发生不同故障时的备自投动作行为,分析了进线备自投逻辑存在的隐患,结果表明:1#主变差动保护范围内发生故障,若工作电源断路器拒动会引起不必要的全站停电,若桥断路器拒动会造成备自投合于故障;2#主变差动保护范围内出现故障,若桥断路器拒动或紧接着发生1#工作进线失电,均会造成备自投合于故障;若工作电源断路器偷跳,通过备自投动作可以恢复变电站正常供电,若桥断路器偷跳可能出现10kVⅡ段母线全停,也可能造成1#主变过负荷。据此,提出了改进的进线备自投逻辑,详细分析了该改进逻辑在上述不同故障时的动作行为,讨论了适应于该改进逻辑的备自投装置硬件回路的实现方式,以最大程度提高终端变电站的供电可靠性。     

一组典型的10kV备自投装置动作行为分析

在220kV及110kV变电站的10kV母线段上装设10kV备自投装置是提高电网供电可靠性的重要措施之一。但是,由于各生产厂家的备自投装置动作逻辑并不统一,对同一故障的动作结果可能不一致。这里分析了一组典型的10kV备自投装置动作行为,对其存在的问题进行了讨论,并提出改进措施。     

备自投装置在单母分段接线中应用存在的问题及解决措施

单母分段接线与内桥接线在运行方式上极为相似,但目前的备自投装置不能直接应用于终端变不配置母线保护的单母分段接线方式,存在母线故障无法闭锁备自投的问题.提出增加带反方向的线路保护作为母线故障时备自投的闭锁条件.同时,在进线备自投逻辑中,带反方向的线路保护无法选择性区分母线故障,造成任一段母线故障一律闭锁备自投,导致负荷全部丢失的后果.提出在进线备自投逻辑中增加判断母联是否流过故障电流的判据,而母联故障电流定值的整定可以采用母联过流方法,也可以采用更为灵敏的故障相电流突变量的方法.     

备自投装置在单母分段接线中应用存在的问题及解决措施

单母分段接线与内桥接线在运行方式上极为相似,但目前的备自投装置不能直接应用于终端变不配置母线保护的单母分段接线方式,存在母线故障无法闭锁备自投的问题。提出增加带反方向的线路保护作为母线故障时备自投的闭锁条件。同时,在进线备自投逻辑中,带反方向的线路保护无法选择性区分母线故障,造成任一段母线故障一律闭锁备自投,导致负荷全部丢失的后果。提出在进线备自投逻辑中增加判断母联是否流过故障电流的判据,而母联故障电流定值的整定可以采用母联过流方法,也可以采用更为灵敏的故障相电流突变量的方法。     

多层次一体化备自投系统的研究及应用

传统备自投装置由于独立配置并且相互之间不交互信息,故难以针对区域电网实现故障后的整体快速恢复供电,并且在优先级配合上存在着隐患。针对这一情况,提出了一种多层次一体化备自投系统,共享不同电压等级、不同变电站的备自投信息。将各套不同电压等级不同用途的备自投进行层次化配置,并通过一体化逻辑命令控制各层次备自投的优先级配合。实现了区域备自投,解决了区域电网故障时的快速恢复供电问题,同时可靠防止了多套备自投的优先级配合失败风险。     

适应稳定控制系统动作的备自投开放判据

传统备自投方法难以正确区分进线故障导致母线失压和稳定控制系统动作切除进线导致母线失压两种情况,可能导致备自投误动或拒动,影响电网的稳定运行和供电可靠性。文中根据稳定控制系统动作和进线故障切除时,母线电压和进线电流的不同变化特点,提出了一种适应稳定控制系统动作的备自投开放判据。该判据可在稳定控制系统动作切除进线时,自动闭锁备自投;而当进线故障切除时,可靠开放备自投。仿真测试验证了所提判据的正确性。     

220kV备自投装置在南宁电网的改造及应用

为了保证逐步解开电磁环网后的广西电网220 kV系统的安全稳定运行,在220 kV芦圩变安装南宁电网第1台220 kV备用电源自投装置.通过对外部开关量的重新定义和备自投动作逻辑的重新设计,将国电南自公司的110 kV 通用型备自投装置PSP 691改造成满足广西电网运行方式需要的专用型220 kV备自投装置.带负荷联合调试结果证明,改造后220 kV备自投装置满足220 kV双母线接线方式下,邕芦线、欧芦线、芦安线和母联在3种运行方式下互为备投的功能,防止了由于220 kV进线失电造成的220 kV母线失压故障.220 kV备自投装置有效地提高了芦圩变的供电可靠性和广西电网的安全稳定性.     

分列母线近端故障变电站全站失压事故分析及对策

对一起由110 kV分列母线近端故障引起的110 kV变电站全站失压过程进行了分析.在现场检查及分析的基础上,结合保护动作报告、录波数据等,对事故中线路保护动作情况、备自投动作情况进行了分析,认为变电站近端刀闸GIS室故障是引发事故的根本原因,而备自投逻辑设计未计及母线故障,母联开关合于故障后无法立即跳开是导致事故的间接原因.该案例中由于配置了110 kV备自投装置,备自投装置的正常动作,导致事故范围扩大.对此,提出了优化备自投与保护交互动作逻辑及母联开关过流保护整定,对重要站点配置110 kV线路母差保护等整改措施.     

区域备自投在链式供电结构中的应用

目前国内各地存在不少链式供电结构,仅开环点所在的变电站能够实现进线备自投功能,其他站无法满足充电条件,实际上成为单电源供电,供电可靠性大大降低.为了提高供电可靠性,可配置区域备自投装置.区域备自投装置采集所有串供站的全景信息,自动识别位于开环点的开关,以开环点开关为基本点,设置对应于该运行方式下出现不同故障点时的自愈系统动作逻辑.介绍了区域备自投的原理及关键技术,分析了其与线路重合闸、单站备自投的配合逻辑.RTDS仿真测试表明,区域备自投装置能够在链式供电结构发生故障时,识别出故障位置,跳开紧邻故障点失电站的原主供电源开关,确认失电站母线无压后,合上开环点开关,快速恢复供电,提高整个地区的供电可靠性.     

110 kV特殊内桥双线单主变接线及其备自投运行方式探讨

在110 kV完整内桥双线单主变变电所中,当无主变的母线或其进线到该母线任一点发生永久性故障时,存在投于故障母线的安全隐患,此时可采用桥开关备自投方式、且仅投入无主变母线对有主变母线的自投方式,因此主变只能由同一母线的进线供电。提出一种无主变母线不含母线压变、不含相应进线开关的110 kV特殊内桥双线单主变接线及其110 kV备自投工作原理,针对各类110 kV设备故障分析,表明该方案可消除上述安全隐患,并且可由任一进线供电,便于灵活安排运行方式。     

基于光纤通信的远方备用电源自投应用

针对电网110 kV联络线上中间变电站（正常情况下不设置成开环点）失压时,因其备自投装置（BZT）无法发挥作用而导致无法解决电源中断的问题,考虑利用已有光纤通信网实现远方BZT所要求的站与站之间的故障检测、数据交换和跳合闸命令的传输,使连在光纤线路上的所有BZT自动协调改变相关变电站的开关状态,迅速恢复供电能力.文章结合常德电网实例深入分析其BZT逻辑,给出了一个多级串联电网远方BZT方案的实例.     

基于LCC和FHMMC的混合多端直流系统线路保护方案研究

混合多端直流线路故障的检测和隔离是一个亟待解决的问题。针对基于电网换相型(Line Commutated Converter,LCC)和混合型模块化多电平换流器(Full Half Bridge Modular Multilevel Converter,FHMMC)的混合多端直流系统拓扑架构,在分析直流线路故障影响的基础上,提出了一种多端直流线路保护方案。首先,通过配置快速线路保护系统,在模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)换流器过流闭锁前检测出线路故障。其次,采用在换流站两端配置线路保护系统保护直流线路全长、中间换流站配置线路保护系统分别保护两条线路的配置方案。在此基础上,提出利用线路故障后汇流母线区两侧电流变化量的不同,构造线路故障区域识别判据以解决多端线路故障区域识别问题。最后,通过与控制系统相配合将MMC站直流电压控制为零压或负压,并将LCC站快速移相,实现线路故障的自清除及隔离。仿真结果验证了所提方案的可行性。     

一种适用于安全稳定控制系统的备用电源自投装置

为了保证电网中由安全稳定控制装置远切110 kV变电站负荷造成主供电源失电时,110 kV电网备用电源自动投入(备自投)装置不允许动作,而由其他原因造成主供电源失电时,备自投应可靠动作,开发了一种适用于安全稳定控制系统的备自投装置。通过进线故障和安全稳定控制系统动作时进线上的电压变化情况以及系统频率变化情况的不同判断是否开放备自投,主要是在常规备自投逻辑的基础上,增加了进线故障检测、进线重合闸检测、开关不对应开放备自投的功能以及系统低频低压闭锁备自投的功能。并顺利通过了动模试验,该类型装置已陆续投入工程应用。在目前电网安全稳定控制装置和110 kV变电站间没有通信通道的情况下,该类装置可以满足安全稳定控制系统的要求。     

一种新的相间行波距离保护方法

当对端母线上仅有1回进出线时，行波保护确定故障为正方向就可以动作；当对端母线上有2回进出线时，区外故障的行波测距结果大于被保护线路长度，根据测距结果，行波保护可以容易地区分区内、区外故障。当对端母线上有3回及以上进出线时，行波测距结果在某些情况下不反应故障点到保护安装处的距离，不能用测距结果区分区内、区外故障。对于这种情况，文中首先给出了根据行波测距结果和行波波头计算故障过渡电阻的方法，然后对区内、区外故障测得的过渡电阻进行分析，表明区内、区外故障测得的过渡电阻有很大不同，据此提出了一种区分区内、区外两相故障的方法。大量电磁暂态仿真表明，该保护原理正确而且适用于三相故障。     

Fault Detection and Localization Methodology for Self-healing in Smart Power Grids Incorporating Phasor Measurement Units

Recent developments in several fields of engineering have accelerated the evolution of smart power grids encompassing both transmission and distribution systems across the globe. Self-healing, a crucial operational function of a smart power grid, requires detection as well as localization of the transmission line faults in the power network in real time. A support vector machine based fault-localization methodology has been proposed to accurately detect and localize any type of transmission line faults for the entire smart power grid. This methodology identifies the transmission line fault in smart power grid and precisely pinpoints the bus to which the faulty branch is connected. Afterward, the faulty branch is discriminated, and the distance of fault location from the bus related to the fault is estimated. The methodology relies on frequency-domain analysis of the equivalent voltage phasor angle and equivalent current phasor angle using fast Fourier transform. The proposed methodology has been corroborated using extensive case studies conducted on 7- and 13-bus power systems. The major contribution of the proposed methodology is that it can identify and localize all types of transmission line faults using phasor measurement unit measurements. The methodology can be applied for transmission systems as well as distribution systems.     

考虑频段筛选的配电网单相接地选线方法研究

暂态能量选线方法基于配电网故障馈线零序电流频谱能量高于健全馈线,但由于消弧线圈的过补偿,故障馈线首端电流工频分量及其附近低频分量可能低于较长的健全馈线,容易造成选线误判。为此,推导了应排除频段的近似计算公式,提出了考虑频段筛选的选线方法。为有效鉴别母线接地故障,基于母线故障时各馈线零序工频电流与对地电容比值近似相等这一故障特征提出了辅助判据指标。仿真模型验证了所提选线方法的准确性。     

A hybrid expert system for faulted section identification, faulttype classification and selection of fault location algorithms

The authors present an expert system developed in Turbo PROLOG to identify faulted sections and interpret protective apparatus operation in large interconnected power systems. This expert system is capable of identifying bus faults, line fault sections, and fault sections in the common area of a specific bus and line. Also, the expert system identifies relays or breaker malfunctions. The expert system is expanded to include real-time measurements of current and voltage phasors to classify the type of fault that the faulted section has experienced. When the faulted section is a transmission line, the expert system then selects an appropriate fault location algorithm to compute the fault location in miles. The importance of using a combination of numeric and database algorithms is emphasized     

单母接线变电站母线故障分析探讨

某110 kV单母接线变电站发生110 kV母线故障时,因未配置110 kV母差保护,靠电源侧开关动作将故障点与系统隔离。线路重合于故障后加速跳闸,110 kV线路备自投动作,将故障点再次引入系统,导致另一回进线跳闸,造成全站停电。对此问题进行分析,提出了相应的解决方法,提出的改进措施能有效提高供电可靠性,具有一定的应用价值。     

基于改进电流相差保护的微电网保护方案

针对微电网在并网运行和独立运行时不同故障特性以及微电网潮流的双向特性,引入了一种基于改进电流相差保护的微电网保护方案,该方案以IIDG输出端电压为起动判据,结合母线两端电流相位差判据,保证微电网在两种运行状态下都可以准确的区分区内外故障并切除故障线路。在PSCAD/EMTDC仿真软件上进行了算例仿真,验证了基于改进电流相差保护方案的有效性和可靠性。