线路非全相运行时保护问题探讨

由于国民经济的快速发展,电力系统的负荷越来越大,线路非全相时的零序电流有了很大增加,本文通过对线路非全相时零序电流的计算分析,提出了线路非全相时保护整定及运行中应注意的问题及解决的方法.     

一起负序保护误动分析

根据一起负序保护在线路非全相时的误动情况,对保护动作时的采样数据进行了计算和分析,指出造成保护误动的原因为负序电流定值过小,没有躲过非全相时的负荷电流;装置“单跳起动重合闸“开入量未接,且“不对应起动重合闸“开入延时过长,最后提出了解决问题的方案.     

一起负序保护误动分析

根据一起负序保护在线路非全相时的误动情况,对保护动作时的采样数据进行了计算和分析,指出造成保护误动的原因为负序电流定值过小,没有躲过非全相时的负荷电流;装置“单跳起动重合闸”开入量未接,且“不对应起动重合闸”开入延时过长,最后提出了解决问题的方案。     

一起负序保护误动分析

根据一起负序保护在线路非全相时的误动情况，对保护动作时的采样数据进行了计算和分析，指出造成保护误动的原因为负序电流定值过小，没有躲过非全相时的负荷电流，装置“单跳起动重合闸”开入量未接，且“不对应起动重合闸”开入延时过长，最后提出了解决问题的方案。     

110kV线路零序电流保护误动原因分析及对策

徐州地区电网某220k V变电站一条110k V出线出口发生单相接地故障时导致多条110k V线路零序电流保护误动。故障线路单相接地时产生的零序电压造成该变电站其它非故障线路馈供的110k V变压器中性点放电间隙击穿,从而使非故障线路中流过反方向的零序短路电流是零序电流保护误动的原因。本文提出了110k V线路零序电流I、II保护增加方向元件,或者只使用零序电流末段保护的对策,并应用于徐州电网,取得了良好的运行效果。     

配电线路的零序电流和故障选线新方法

为进一步研究配电线路单相接地后的故障选线问题,分析了配电线路的零序电流,即配网中某线路发生单相接地时,故障线路本身的零序电容电流分别从故障点向线段的首端电源侧和末端流出,端部电流为零,沿线电流按照斜线的规律分布;非故障线路的零序电流从各自的首端流向末端,末端电流为零,沿线亦按斜线的规律分布。全部非故障线路的零序电流叠加到故障点到首端的线段中,故首端的零序电流比每条非故障线路的为大,据此可检出故障线路。但当线路很长或接地电阻较大时,上述零序电流间差别不大,难以进行故障选线。为此,提出了一种新方法,即利用母线上的一部分无功补偿电容,或在母线上投入一定容量的三相星形电容器组,在判定永久性单相接地时将其星形中性点临时接地,相当于投入非故障的长线路,以使故障线路首端的零序电流显著增大而被检出。对于谐振接地电网,可将电容器临时接在电网中性点上,并在其投入或在上述星形中性点接地的同时切除消弧线圈,以免削弱故障线路首端的零序电容电流。     

基于线路零序频率特性的小电流接地系统故障选线

根据均匀传输线路的频率特性,对于空载线路,当频率小于fm时,线路输入阻抗呈容性,线路可用一集中电容等效。小电流接地系统发生单相接地故障时,对零序分量而言,非故障线路相当于空载。根据这一特点,对小电流接地系统中线路的零序参数相频特性进行研究,得出系统发生单相接地故障时不同频带上暂态零序电流特性。在选定频带SFB(SelectedFrequencyBand)内,非故障线路零序电流极性和故障线路相反。应用小波包对各线路的暂态零序电流进行分解,小波包系数的符号代表了相应频带零序电流的极性,通过比较SFB内小波包系数的符号,便可找出故障线路。EMTDC仿真试验结果表明该方法可以准确地实现单相故障选线,并验证了文章对输电线路零序输入阻抗相频特性分析的正确性。     

小电流接地系统两点单相接地故障选线的研究

分析了小电流接地系统发生两点单相接地故障后零序电流的特征,在完善一点接地故障选线的基础上,提出了一种针对系统发生两点单相接地故障的选线方法,该方法主要利用线路发生两点接地故障时故障线路的暂态零序电流方向与所有非故障线路暂态零序的方向差异最大,母线故障时各线路暂态零序电流方向一致的特点进行第一次故障选线,当该故障线路被切除后,再利用故障线路的零序电流大于非故障线路的零序电流这一特点进行第二次故障选线。理论和大量Matlab仿真表明:该方法适合于各种接地方式的小电流接地系统一点或两点单相接地故障的选线,具有可     

非全相运行对线路零序电流保护的影响分析

非全相运行是电力系统中一种常见的不对称运行状态,可能会对线路零序电流保护造成影响,使其失去选择性,发生越级动作。为此,研究了线路零序电流保护的整定计算原则,推导了发生短路故障和出现非全相运行状态时零序分支系数的计算公式,对两种情况下的零序分支系数计算公式进行了对比分析,并在此基础上分析了非全相运行状态下零序电流保护越级动作的原因,与短路故障相比,非全相运行时的零序分支系数越大,越容易发生越级动作。结合IEEE39节点系统算例,验证了非全相运行时零序分支系数的增大可能引起线路零序电流保护发生越级动作。最后,针对非全相运行时零序电流保护可能越级动作这一问题,从定值离线校验和在线管理两个方面给出了应对策略。     

线路零序电流保护整定计算方法

提出了线路零序电流保护整定计算程序需要解决的几个主要问题,包括运行方式变化由支路追加修改节点阻抗矩阵的计算方法、线路零序互感耦合分析计算、线路非全相运行零序电流分析计算和零序电流保护范围计算等;并详细论述了问题的解决方法。     

基于时序鉴别方法的新型单相接地选线装置

提出了一种以自研发的专用集成电路为核心的单相接地选线装置 ,该装置综合运用零序电流和零序电压进行时序鉴别、幅值鉴别和信号连续性鉴别 ,实现 6～ 1 0kV电网单相接地故障的准确选线 ,并通用于中性点不直接接地电网的过补偿、欠补偿和无补偿系统 ,能区分永久性和瞬间性接地故障 ;还具有零序CT断线检验、PT断相鉴别及整机性能自检演示等功能 ,并详细介绍了该选线装置的构成原理。     

不平衡补偿时静止同步补偿器的分相控制

通过分析不平衡补偿时补偿器输出电压与补偿电流的关系,并利用三相三线系统中没有零序电流通道的特点,证明了通过向补偿器三相输出电压中加入零序分量,能够达到使其输出电压幅值相同的目的。基于此原理,提出一种配网静止同步补偿器在不平衡补偿时的分相控制方法。该控制方法以各相无功功率为零作为控制目标,在保持调制比相同的情况下通过调节补偿器各相输出电压相对于系统电压的相角差δ来调节各相的输出电流,实现了补偿器的分相控制。通过分析说明了采用该控制方法的系统达到稳态时,电网电流三相平衡且功率因数为1,达到了无功补偿和负载功率平衡的目的。利用Matlab对分相控制方法进行仿真,仿真结果验证了该控制方法的正确性和有效性。     

零序电流传感器的研制

本文按照电磁感应的基本原理，导出了在不使用三电流互感器、零序电流互感器的情况下，取三相电力系统中零序电流的方法，设计出了结构简单、投资较小，可以安装在安全绝缘距离之外，零序电流传感器。该传感器可以应用于小接地电流系统中实现单接地自动选线，本文所提出的方法，可以推广至其他传感器的设计。     

一种用于零、负序电流纵差保护的实用选相元件

提出了一种基于线路两端相电流的选相元件,具有不受系统运行方式、交流电压回路异常、系统振荡影响等特点。此选相元件仅通过比较三相差流幅值的大小关系,即可达到选相的目的。理论分析及大量的仿真实验表明:该选相元件性能良好,具有很高的灵敏性和准确性,完全可以作为纵联零序及负序差动保护的选相元件,以达到零、负序纵联差动保护单相跳闸的目的。     

光伏电站对送出输电线路选相元件的影响研究

通过某地区电网分析了光伏电站对送出输电线路相电流差突变量选相元件和序分量选相元件的影响。光伏电站的容量相对于系统容量很小,在送出主变中性点接地的系统中,当送出输电线路发生接地故障时,光伏电站侧零序等值阻抗远小于其正、负序等值阻抗,故障电流主要成分为零序电流,因而三相故障电流幅值、相位相近,致使选相元件误选相。以某地区光伏电站并网为例,在PSCAD/EMTDC中分别搭建了基于相电流差突变量和基于序分量的选相元件的仿真模型,并对两种选相元件进行测试。仿真结果表明两种选相元件的动作性能均受到严重影响。     

中性点不接地系统单相接地选线方法的研究

对中性点不接地电网中发生单相接地故障时系统的电压、零序电流、零序功率和工频电流变化量的规律进行了详细分析,得出了它们的特征.提出了单相接地选线的一种新原理,即利用比较各线路零序电流幅值的大小和工频电流的变化量来同时判断的综合判据原理,此判据可以较大地提高选线的准确性.     

光纤纵差保护的应用及灵敏度的提高

结合广东省电力系统近年来光纤差动保护的实际运行情况，分析了影响传统分相式全电流差动原理保护装置和和灵敏度的各种因素：负荷电流、线路分布电容电流、制动系数k和TA特性，提出了一种利用相电流突变量构成分相式突变量差动保护，利用两端零电流构成零序差协后各保护新方案，即利用相电流突变量保护相间故障和接地故障，将零序差动保护作为高阻接地故障的后备保护手段，并对所提方案进行了理论分析。     

谐振接地电网单相接地故障选线的研究

为解决小电流接地系统单相接地选线中谐振接地电网的单相接地选线问题和现场应用中现有方法存在的选线不准确问题,在详细分析补偿电网零序测量电流分布后将消弧线圈补偿电流融入小电流接地选线计算和判断中,提出了一种新的针对谐振接地电网的、基于单相接地故障工频稳态量分析的小电流接地选线算法。EMTP仿真分析显示该算法具有较高的保护裕度。初步挂网运行试验也证明了该方法具有较高的选线准确性。     

一种新型序分量高压线路保护选相元件

提出了一种利用零序与正负序之和的相对相位关系选相新原理.该原理通过零序与正负序之和的相对相位关系,并结合零序与负序相对相位关系进行接地故障相别的判断.该选相元件从原理上克服了以往序分量选相方法受过渡电阻影响较大的缺点,原理简单,理论分析和大量的现场数据验证表明能有效可靠地选出故障相别,是高压线路保护实现单相重合闸较为理想的选相元件.     

Hidden failure identification and protection of multi‐grounding fault in secondary circuit of potential transformer

Hidden failures as potential faults in relay protection are lethal for power systems. Multi‐grounding fault in the secondary circuit of a potential transformer (PT) is a typical hidden failure. When this hidden fault happens, zero‐sequence voltage of computer relaying will shift. Then it will result in the mis‐operation of zero‐sequence directional protection, which may cause a cascading failure. In this paper, we analyze the impact on zero‐sequence directional protection caused by multi‐grounding fault first. Then in order to solve the problem, we analyze the characteristic of the affected voltage and current. We find that the zero‐sequence voltage of the special phase is in phase with its negative sequence voltage under normal circumstance, but this is not true in this hidden failure. As a consequence, we propose an identification method of multi‐grounding fault in a PT and a new zero‐sequence direction algorithm that can avoid the mis‐operation of the zero‐sequence directional protection. Finally, the results of simulation prove the correctness of the theoretical analysis and the effectiveness of the identification method and the new zero‐sequence direction algorithm. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.