含柔性直流接入的架空线-电缆混合线路单端故障测距方法

准确可靠的故障测距技术对含有柔性直流接入的交流架空线-电缆混合线路的故障恢复至关重要。模块化多电平换流器配置的控制策略决定了其输出特性,将会影响现有故障测距方法的测距性能。考虑换流器控制策略对混合线路故障复合序网的影响,提出一种新型的单端故障测距方法。换流器配置的负序电流抑制策略使故障后的负序网络仅包含传统交流侧,形成的单端网络使混合线路沿线集合电压和负序电流仅在故障点处同相位,利用其独特的边界条件,根据故障点处相位差函数最小的特点实现故障测距。在PSCAD/EMTDC上搭建柔性交直流混合输电系统模型,大量的仿真结果验证了该测距方法的有效性,以及在测距精度、抗过渡电阻能力和抗干扰能力等方面的优势。     

针对新能源场站送出线两相短路的负序阻抗重构距离保护

受逆变器控制策略影响,逆变型新能源场站短路电流呈现幅值受限和相位受控特性。新能源场站送出线路及其下级线路发生两相短路故障时,送出线路逆变侧距离保护存在拒动和误动风险。文中提出适用于逆变电源的负序阻抗重构策略,使新能源场站在两相短路故障期间能够表现出恒定的负序阻抗角。在负序阻抗重构策略的配合下,附加阻抗角能够通过本地测量值准确求取,根据所求附加阻抗角自适应调整距离保护动作区域,提出负序阻抗重构距离保护方案。所提保护方案能够有效避免逆变侧距离保护在区内外非金属性两相短路故障下的拒动和误动,适应不同的新能源场站无功支撑策略。测试结果表明所提保护方案可以准确识别区内外非金属性两相短路故障。     

一种消除过渡电阻影响的阻抗测量方法

双端供电系统当线路发生单相接地故障时,由于过渡电阻的存在会造成阻抗测量不准确,引起距离保护的不正确动作。首先运用相量图的方法,定性分析了保护位于送电侧和受电侧时,过渡电阻引起阻抗测量误差的原因;为了减小过渡电阻引起的测量阻抗误差,基于全周傅氏算法提出了利用保护安装处负序电流相位代替故障点处故障电流相位的方法,并通过传统阻抗测量方法的改进,在高阻接地的情况下也能够比较准确地求得测量电抗值。EMTDC仿真表明,与传统的计算方法相比,该算法能有效地减小过渡电阻对测量阻抗的影响,保证测量阻抗的准确性。     

基于阻抗复数平面的自适应距离保护方案

针对传统距离保护方案抗过渡电阻能力差的问题,提出了一种基于阻抗复数平面的自适应距离保护方案。首先,利用保护安装处负序电流与故障点电流间的相位关系,计算过渡电阻引起的故障附加阻抗角;再根据测量阻抗、故障附加阻抗和有效故障阻抗在阻抗复数平面上的几何分布关系,求解故障点到保护安装处的有效故障阻抗;在此基础上,构造了自适应四边形阻抗继电器动作方程。基于实时数字仿真(real time digital simulator,RTDS)平台的仿真结果表明,所提方案适用于阶段式距离保护,且不受故障类型的影响;与传统距离保护方案相比,具备更强的抗过渡电阻能力,可有效解决过渡电阻引起的距离保护超越或拒动问题。     

基于综合电流幅值比的永磁直驱风力发电机送出线路纵联保护

随着能源转型不断深入，配电网结构向电力电子化的多端网络转变。受逆变器型电源控制策略的影响，接入高比例逆变器型电源的送出线路电流保护方法容易失效。依据永磁直驱风力发电机接入配电网的故障限流特性，研究了一种基于综合电流幅值比的风机送出线路纵联保护方法。根据被保护线路两侧电流故障前后的比值差异，提出了全电流幅值比判据；同时，为提高保护的耐过渡电阻能力，构建了负序电流幅值比判据。在不同故障场景下，通过PSCAD仿真，验证了所提方法的可行性。     

单电源多级串供型输电线路距离保护误动原因分析及改进

结合一起单电源多级串供型输电线路距离保护误动的事例,详细探讨了保护误动的原因,分析指出:输电线路在保护安装处近区发生区外单相接地故障时,由于分布电容的影响,判断故障方向的负序方向元件将落入正向区内,引起保护误动.为解决上述问题,在传统负序方向元件判据的基础上提出了一种基于正序电流和负序电流之间相位关系的故障方向判据,并给出了正方向的动作区间.经PSCAD/EMTDC仿真,验证了该方向判据不受过渡电阻的影响,解决了保护安装处近区发生区外故障时距离保护误动的问题.     

一种基于方向元件的微网保护控制方案

随着新能源利用的不断提高,微电网受到了越来越多的关注。在微网孤岛运行结构特点研究基础上,提出了一种基于负序方向元件的微网孤岛运行保护方案。该方案只需比较保护安装处的负序电压与电流的相角差即可判别故障方向,且具有很好的抗过渡电阻能力。基于PSCAD/EMTDC搭建的仿真模型验证了结论的正确性。     

基于时域的交直流混联系统抗过渡电阻的单相接地距离保护研究

交直流混联系统中由于直流接入所带来频率偏移的问题,会导致交流输电线路工频量距离保护存在不稳定动作的风险。本文提出基于时域的交直流混联系统抗过渡电阻距离保护方案。首先对时域距离保护在交直流混联系统中的适应性进行深入分析,利用时域全量进行距离保护计算,从原理上弥补了工频量距离保护在交直流混联系统中不稳定动作的问题。然后讨论了接地故障过渡电阻大小对故障电流的影响,对时域方程添加过渡电阻待识别量,有较好的抗过渡电阻能力。仿真结果表明,基于时域的抗过渡电阻距离保护能有效地解决交直流混联系统保护动作不稳定的情况,且有效避免了距离保护Ⅰ段发生经过渡电阻单相接地时保护动作不稳定的问题。     

一种具备全线高阻故障响应及强抗饱和能力的和阻抗继电器

提高单相接地故障场景下的抗过渡电阻能力是目前高压/特高压输电线路保护领域的研究重点之一。然而传统线路保护存在着诸如抗过渡电阻能力不理想、重载工况下灵敏度下降及无法适应非全相运行工况等问题。一些基于功率型或阻抗型判据的新型保护原理一定程度上改善这些问题,但仍存在选择性及灵敏度方面的缺陷。该文在现有阻抗型保护原理的基础上提出一种改进和阻抗继电器,在保留现有和阻抗继电器实现简单、反应高阻故障、能够适应系统非全相运行等优良特性的同时,针对近受端故障、线路轻载场景下抗过渡电阻能力的盲区,引入全新的双端自适应浮动门槛,与工频变化量距离继电器配合运行时能够全面覆盖全线300Ω高阻接地故障;针对伴随电流互感器饱和的故障场景,提出阻抗比率判据,通过不同场景下判据的切换以应对不同故障工况,保证任意工况下的选择性。     

特高压交流输电线路负序方向保护动作特性仿真分析

负序方向保护由于不受系统振荡、过渡电阻等的影响,在超高压线路保护中得到了广泛的应用。然而特高压输电线路由于具有分布电容大、故障后暂态过程明显等特点,给保护带来了新的问题,本文就对应用于特高压线路的负序方向保护的动作特性进行了仿真和分析。理论分析和仿真结果表明:负序方向元件能够可靠地反映特高压交流输电线的不对称故障,并且具有不受故障距离及过渡电阻等因素影响的特性,可应用于特高压输电线路;但由于负序阻抗与故障距离成双曲函数关系,因此在不带并抗的超长线路上,负序方向元件对区外反向故障产生误动;并且暂态过程对负序方向元件的灵敏性将有影响,因此有必要考虑选用滤波性能较好的数字滤波器。     

适应配电自动化的馈线接地保护研究

传统的基于零序电流基波、高次谐波的故障选线方法,测量复杂,可靠性不高。文中对负序电流馈线接地保护及负序电流与零序电流比较式接地保护进行了分析,讨论了保护判据,分析了保护精度,介绍了实现方法。该保护方法适用于各种中性点接地方式,便于在馈线保护中实现和在FTU上安装。仿真分析及模拟实验表明,该方法能对弧光接地故障正确选线,抗过渡电阻能力强,可靠性高。     

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。     

基于工频变化量的序分量距离保护

为了适应孤岛运行低电流值的故障特性,一般分布式电源孤岛运行时的保护方法与并网运行时的不同。但是随着分布式电源投入和切除配电网频率的增加,保护的整定值也必须频繁地在不同保护方法之间转换。所以提出了基于工频变化量的序分量距离保护,以短路故障时负序电压为例,对其电压分布进行分析,得出了负序和零序继电器的动作判据,并在Matlab中搭建负序和零序继电器的仿真模块。通过仿真分析了在并网和孤岛两种情况下,该保护方法在不同故障距离和过渡电阻情况下的动作情况,从而验证了该保护方法在并网和孤岛两种方式下均能够可靠动作。     

海上风电场VSC-HVDC并网不对称故障负序电流控制

基于大型海上风电场通过柔性直流输电并网系统,分析研究了柔性直流输电系统的数学模型和控制策略。针对交流电网侧发生不对称故障时产生负序电流,采用延时法进行正负序分解,进而对正负序电流单独控制,提出了负序电流控制策略,抑制不对称故障时产生的负序分量。基于PSCAD平台搭建了仿真模型,仿真验证了所提策略可以很好地抑制负序电流。     

现代距离保护技术的最新发展——高阻接地故障保护

文章基于负序电流、零序电流和负序零序复合电流,提出了一种适用于单相接地故障的距离继电器故障阻抗测量新原理。新原理基于假设:输电线路故障时,过渡电阻是纯电阻性的,故障点电压和故障分支电流同相位。新算法不受过渡电阻、负荷电流、系统振荡的影响。PSCAD仿真表明本文算法的精确性。     

特高压交流长线路零序电抗继电器动作特性分析及改进

特高压交流长线路上,测量阻抗与故障距离呈双曲正切函数关系,因此接地阻抗继电器的动作特性受过渡电阻的影响严重,无法直接使用。传统高压、超高压线路普遍采用零序电抗继电器来提高抗过渡电阻能力,本文评估了零序电抗继电器在特高压线路上的适用性;针对存在的保护动作区缩小、灵敏度降低的问题,采用负序电流作为极化量,并考虑了负荷电流的影响,提出了一种适用于特高压交流长线路的负序电抗继电器,仿真结果表明该继电器具有保护区稳定、灵敏度高的优点。     

西北电网330kV尖樊线人工短路试验中接地距离保护适应性分析

以风电为代表的新能源场站的故障特征对传统距离保护的附加阻抗产生了新的影响,导致保护性能降低。而现有距离保护适应性研究缺乏对单相接地故障场景的分析。为此,结合西北电网于尖樊线进行的2次人工短路试验数据,基于多种控制策略下的风电场故障特征,分析单相接地故障下接地距离保护附加阻抗系数,进而判断保护适应性。研究发现网侧保护附加阻抗系数较小,两侧电源故障电流对保护影响较小;而风电场侧保护附加阻抗系数较大,两侧电源故障电流对保护影响较大,导致保护拒动。     

基于负序电压前馈的改进型柔性直流输电系统有功功率控制策略

柔性直流输电技术凭借其独特的性能优势被广泛应用于直流输电工程.本文针对在故障期间两端柔性直流输电系统交流侧出现的负序电压分量,提出一种基于负序电压前馈的改进型柔性直流输电系统有功功率控制策略,用于抑制系统在故障期间出现的直流电压波动并滤除流过平波电抗器的负序电流分量,以增强系统的稳定性.仿真结果表明,所提出的改进型控制策略可以在故障时稳定直流电压并减轻故障对交流电网的影响.     

适用于柔性直流互联交流系统的无电压方向元件判据

背靠背柔性环网控制装置的应用使配电网由单端电源供电的辐射状网络变为多端电源供电网络,三段式电流保护无法判断故障方向。为了既保证配电网保护动作可靠性又保留三段式电流保护,需要为保护安装方向元件。文中通过研究背靠背柔性环网控制装置接入的交流配电网发生不同位置相间故障时序电流间的相位规律,提出了基于流过保护的负序电流和同一母线上无源支路正序电流间相位关系的故障方向判别元件,并给出了正反方向故障时方向元件的动作区间。该方向元件适用于由传统电源、采用负序电流抑制的柔性环网控制装置或分布式电源构成的且母线含无源支路的多端供电网络。该元件受过渡电阻影响小,无需安装电压互感器,在三相对称故障时仍可保证保护的正确动作,不存在传统功率方向元件出口三相故障时的死区问题。经PSCAD仿真验证了该方向元件在系统不同位置发生各种相间故障时的正确性和有效性。     

基于过渡电阻计算的距离保护

单相接地故障是高压输电线路最常见的故障类型,但发生接地故障时高过渡电阻的存在容易引起距离保护拒动或误动。为了提高距离保护的可靠性,本文以输电线路单相接地为例利用对称分量法找出传统接地距离保护的原理性缺陷,提出了一种基于保护处监测到的有功功率计算过渡电阻的新方法,这种补偿的方法改进了距离保护的判据,具有对过渡电阻的自适应性,根据过渡电阻的大小自动补偿附加测量阻抗。本论文又分析了过渡电阻、两侧电源电势相位差δ对距离保护阻抗测量的影响。从ATP仿真结果知,对于各种类型的接地故障,尤其对高阻接地故障,保护表现出令人满意的性能,这种新方法解决了距离保护的拒动问题。