一种基于分布参数模型的线路相间距离保护方法

采用分布参数建模,利用保护区内故障时,保护整定范围处的操作电压滞后故障点电压,保护区外故障时,保护整定范围处的操作电压超前故障点电压这一性质构成判据,提出一种适用于超/特高压输电线路的相间距离保护方法。该方法物理模型采用分布参数模型,能精确地描述高压/超高压/特高压输电线路的物理特性,具有很好的抗分布电容电流影响的能力;该方法具有良好的抗过渡电阻的能力,可以保护到整定值附近,具有良好的保护范围,因此具有较好的动作特性。EMTDC软件仿真验证了该保护原理的正确性和有效性。     

基于分布参数输电线路距离保护及低中高电阻短路故障识别

采用分布参数建模,利用保护安装处测量电压和测量电流,实时计算故障点电压,根据保护安装处到故障点的电压降与故障距离呈双曲正切函数关系,求解故障线路阻抗。该保护方法适用于单相接地和相间故障距离保护。该方法在算法设计中考虑了故障点电压的影响,原理上消除了负荷电流和过渡电阻对保护动作性能的影响,比传统保护具有更好动作性能,同时实现低、中、高电阻短路故障情况有效判别。EMTDC仿真和现场录波数据测试验证了该方法正确性和有效性。     

基于故障点电压实测的线路距离保护新方法

基于长线方程实时计算线路故障点电压,实现线路故障点电压准确测量。故障后沿线电压降落幅值呈现物理分布特性:保护区内故障时,保护安装处到故障点的电压降落幅值小于保护安装处到保护整定范围处的电压降落幅值;保护区外故障时,保护安装处到故障点的电压降落幅值大于保护安装处到保护整定范围处的电压降落幅值。基于此特性,提出一种线路距离保护新方法。该方法与方向元件配合使用,适用于单相接地故障和相间故障的整个故障过程的Ⅰ段保护,原理上消除了故障点电压的影响,具有良好的耐高阻和抗负荷电流影响的能力。PSCAD仿真分析和500 kV线路录波数据测试表明,该方法动作性能优于传统距离保护,具有良好的现场实用价值。     

一种耐高阻和抗负荷电流影响线路单相接地距离保护

采用集总参数建模,利用保护安装处测量到的电气量计算保护安装处到接地故障点的电压降,根据线路保护安装处到接地故障点的电压降与故障距离呈线性关系计算接地故障距离和故障线路测量阻抗。该方法原理上消除了过渡电阻和负荷电流对阻抗距离保护动作性能的影响,适用于振荡工况。仿真分析和2套不同电压等级线路的故障录波数据测试表明,所提方法具有很强的耐受过渡电阻和负荷电流影响的能力,具有良好的现场实用价值。     

适用于串联电容补偿线路的距离保护新原理

以串补电容安装于线路末端的运行方式为例,定义保护与串补电容之间的线路末端的计算电压为补偿电压,分别分析了在串补电容前和串补电容后故障时补偿电压的不同特征.在串补电容前故障时,补偿电压和保护安装处的电压反向,在串补电容后故障时,补偿电压和保护安装处的电压相位接近.据此提出了串联电容补偿线路故障点位置识别的方法,配合传统的距离保护形成新的适用于串联电容补偿线路的距离保护新原理.串补电容前故障距离保护动作情况完全由阻抗继电器决定,无需考虑串补电容影响.新原理能可靠防止距离保护的超越问题,且灵敏度基本不受串补电容的影响.EMTP仿真验证了新原理的有效性和可靠性.     

计及故障限流器和故障过渡电阻的接地距离保护补偿算法

针对串入氧化锌避雷器式故障限流器后的双端电源系统,在不改变姆欧继电器阻抗特性圆的前提下,提出了一种可消除限流电抗和故障过渡电阻双方面影响的接地距离保护补偿算法.该算法通过分析氧化锌避雷器式故障限流器的基本工作原理得到其暂态等效模型以补偿限流电抗的影响;通过将双端电源系统的故障过渡电阻分解为2个不同电阻的并联得到2个相对独立的单端电源故障系统的组合,并测量保护安装处的有功功率补偿故障过渡电阻对接地距离保护的影响.基于PSCAD/EMTDC软件的仿真结果表明,当相角差不大时发生接地故障,采用该算法能较准确反映故障点至保护安装处的距离,并可有效避免姆欧继电器的拒动现象,保持其良好的选择性.     

基于电压相位比较的双馈风电场输电线路单相接地距离保护

基于双dq坐标系的双馈感应发电机(DFIG)暂态模型,推导了DFIG正、负序突变量阻抗表达式并研究其相角变化特征。针对DFIG突变量阻抗角变化,提出一种单相接地时故障点序电流与保护安装处序电流之间相位差的计算方法,从而得到以保护安装处电压为参考值的故障点电压和补偿电压的相角。以区内外故障时故障点电压和补偿电压之间的相位关系为依据,提出适用于双馈风电场输电线路的电压相位比较距离保护方案。仿真结果表明,所提方法不受过渡电阻、故障位置及系统运行方式的影响,能够准确判别区内外故障。     

阻抗保护分析中电压平面与阻抗平面的变换

定性地分析电力系统正常运行状态和故障后的稳态量时，电压相量图法是十分有用的工具。电压相量图法是运用电工中基本的定理或定律及几何基础知识，在电压平面上绘制出故障点的电压、电流相量，保护安装处的电压、电流相量及其组合相量(补偿电压等)，甚至系统中任意点的电压相量。电压相量图用来分析距离保护的动作行为时，其物理意义非常清楚，然而，人们习惯在阻抗平面看测量阻抗的变化轨迹和阻抗保护的动作边界，而应用复数平面反演方法，即可实现电压平面与阻抗平面的变换。得到保护安装处的测量阻抗轨迹和阻抗保护的动作边界。在分析时，经常假设一些参量为定量(如等有功、等电压等)、一些参量为变量(如振荡中的功角δ、接地电阻等)，观察相关电压相量的变化轨迹，建立电压平面与阻抗平面的几何关系，以利采用电压相量图法所得的经典结论，对阻抗保护的研发和运行分析起到直观、快捷的指导作用。     

基于纵联阻抗相角的输电线路纵联保护

提出了一种基于2个特定等效纵联阻抗相角之差值的输电线路纵联保护.该纵联阻抗是由线路两端各相电压故障分量相量差与电流故障分量相量和的比值计算而来的.将电压故障分量按测量端的正方向和反方向各平移一个线路全长的距离形成2个等效的纵联阻杭,利用2个等效纵联阻抗的相角差数值判断故障是否发生在区内.区外故障时,该相角差等于0°;区...     

基于电压相位比较的单相接地距离保护方案

针对过渡电阻引起的距离保护超越或拒动的问题,提出一种基于电压相位比较的单相接地距离保护方案。首先,利用保护安装处负序电流与故障点负序电流相位之间的关系,计算测量电流与故障点电压间的夹角;再以测量电压为参考值,分别计算故障点电压与补偿电压的相角。然后,根据区内与区外故障时故障点电压与补偿电压的相位差异,构造距离保护判据。基于RTDS仿真平台的结果表明,本方案不受过渡电阻和系统运行工况的影响,能够正确判别区内与区外故障;同时,保护动作时间和定值误差满足接地距离保护的技术要求,计算量小,具有较高的工程实用价值。     

基于故障稳态分量的含DG配电网自适应方向电流保护方案

针对分布式电源(DG)大量接入配电网后保护可靠性低的问题,提出一种基于故障稳态分量的自适应方向电流保护方案。分析不同类型DG的故障暂态特性以及故障等值方法,计算系统短路电流所含分量,并揭示短路电流三相分量之间的关系。在此基础上,根据故障边界条件,获取系统故障稳态分量,再结合保护安装处的测量电压及测量电流,计算保护背侧等值电压和等值阻抗,构造不同故障类型下自适应方向电流保护判据。仿真结果表明该方案不受DG类型、DG出力以及系统运行方式影响,并能有效地防止电压跌落引起的延时保护拒动。     

基于电压相量差的发电机GCB失灵保护新原理

大型发电厂普遍安装发电机出口断路器(GCB),当发电机出现内部故障或异常工况时,依照相关规定对应的保护需通过GCB切除发电机,并同时启动GCB失灵保护。由于此时发电机电气量的特殊性及切机方式的多样性,目前工程中采用基于电流判据(相电流、负序电流判据)的GCB失灵保护无法有效检测部分GCB失灵故障。为提高GCB失灵保护动作性能,通过对称分量法构建故障复合序网分析不同GCB失灵故障情况下的电气量特征,在计及发电机灭磁过程的前提下,得出正确动作相GCB两侧基波电压相量差较大,拒动相GCB两侧基波电压相量差为0的结论。基于GCB两侧基波电压相量差的差异,构造基于基波电压相量差的GCB失灵保护判据。为提高轻载情况下GCB失灵保护的可靠性,引入3次谐波电压相量差辅助判据。仿真结果表明,所提保护新原理在不同GCB失灵故障情况下均具有较高灵敏度。     

超高压长线相量差动保护的研究

针对超高压长线电容电流对差动保护的影响,使用EMTP分析、比较了普通相量差动保护和故障分量相量差动保护的动作特性。仿真结果表明,对于两端供电超高压长线,带电容补偿的故障分量相量差动保护具有明显地高灵敏度和选择性;仿真结果还显示,在单侧电源和空投于故障线路情况下,相量差动保护的各种方案均无法满足实际电力系统继电保护的要求。     

带有自动重合闸功能的断路器失灵保护

分析了3/2接线完整串中断路器发生断路器拒动和死区故障时保护的动作情况,指出现有断路器失灵保护无法正确切除死区故障。提出一种带有自动重合闸功能的断路器失灵保护,由原失灵回路、电压判别装置控制回路、自动重合闸回路、电压判别回路组成,通过残压-感应电压半周波判别装置对主设备特定时间段的电压进行检测,判断主设备相邻断路器是否发生死区故障,进而决定是否在失灵保护动作跳闸后重合相关断路器使主设备恢复供电。该断路器失灵保护可以在发生死区故障时缩小停电范围。最后以3/2接线完整串中断路器为例,讨论了带有自动重合闸功能的断路器失灵保护的动作过程。     

基于电压相量平面的单相高阻接地保护方案

针对经过渡电阻发生单相接地故障时电流差动保护灵敏性降低的问题,提出了一种基于电压相量平面的单相高阻接地保护方案。首先,利用保护安装处的序电流与故障点电流相位近似相等的特点,计算线路两端电流的夹角。然后,通过对线路两端电流的夹角实测值与计算值求取差值,得到单相接地保护相角差。最后,根据单相接地保护相角差在区内故障与区外故障的差异,构造了单相高阻接地故障的动作判据。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,该方案不受故障相别、过渡电阻、故障位置、运行工况等因素影响,能够准确地反映保护区内与区外故障,且具有很高的灵敏性和可靠性,可作为电流差动保护的有效补充。     

Scott接线变压器后备距离保护研究

为了满足牵引变压器后备保护的特殊需求,针对Scott接线变压器,构造了一种基于相间电压和相电流后备距离保护。从数学模型出发,讨论了Scott变压器高低压侧之间的电压和电流变换关系,并分析了变压器的等值漏阻抗。理论分析表明,三相-两相变换导致Scott变压器高压侧的相地阻抗和相间阻抗无法直接反映低压侧故障。由于无中性点接地,Scott变压器高压侧无法测得相电压,根据电压关系用相间电压和相电流构成了适用于Scott接线变压器的距离保护。仿真结果表明,基于相间电压和相电流构成的距离保护能够明确区分短路阻抗和负荷阻抗,从而正确动作于故障。     

基于分布参数模型的风电系统长距离送出线时域距离保护

传统工频原理距离保护易受风电系统故障特征的影响,基于集中参数模型的时域距离保护原理较适应于风电系统送出线。但考虑到该原理忽略分布电容的影响,当故障发生在风电系统长距离送出线时,可能造成距离I段保护发生暂态超越现象。因此,提出一种基于分布参数模型的风电系统长距离送出线时域距离保护原理。基于分布参数模型,通过保护安装处的电压、电流时域信息求得距离I段整定处的电压、电流时域信息,代入时域故障测距方程中,求得整定点与故障发生处的故障距离。通过与距离I段整定距离求和获得故障测量距离,实现保护动作。仿真结果表明,该原理不受长距离送出线分布电容的影响,具有较强的抗过渡电阻性能,优越于基于集中参数模型时域距离保护。     

逆变型分布式电源接入对接地距离保护的影响与对策

针对IIDG接入系统的110 kV联络线金属性单相接地故障,分析了线路两侧正序电压极化接地距离保护的动作性能,指出存在由故障位置和IIDG容量决定的保护失效功率边界,若负荷无功高于此边界,IIDG侧接地距离保护在正向区内故障时拒动、在正向区外故障时误动,电网侧接地距离保护在反向区外故障时误动。提出两种应对策略,对策一将IIDG接入的110 kV变压器中性点直接接地,此时正序电压极化原理仍适用于IIDG接入系统;对策二采用零序无流判据和相电压极化距离元件构成接地距离保护方案,该保护判断不受IIDG接入的影响且无死区问题。     

变压器零序差动保护的讨论

归纳了对变压器装设零序差动保护必要性的不同论点后指出，零序差动保护仅在变压器绕组靠近中性点(占整个绕组2％)处发生接地故障，相间差动保护灵敏度不足时方才显示出其灵敏度高的优越性。但是一方面在靠近中性点处电压很低，发生故障的几率很小，被短路的匝数少，故障危害不大；另一方面零序差动保护也不可能没有死区，其死区有多大还未深入研究。因此，装设零序差动保护的必要性不大。如果愿意装设零序差动保护作为补充，应将安全性放在首位，宜限制其保护范围。为此，提出用比例判据代替比率制动判据的方案。