电力系统的集成保护

通过介绍一种新颖的配电网保护方案来阐述集成保护的优越性.这个基于暂态极性方向比较的保护方案以伴随故障出现的暂态电流信号的检测和处理为基础,在配电网的各个变电站安装有专门设计的保护继电器,继电器的暂态检测单元检测故障生成的故障分量电信号,并将暂态极性识别算法应用于叠加故障分量信号上,判断信号的极性.通过对来自连接到变电站的所有线路的信号极性进行比较,可以确定出故障的方向.通过处理来自各变电站的方向信息,判别出实际的故障线路,从而实现电网的集成保护.     

基于站域集成的暂态电流极性比较保护方案

提出一种基于站域保护的暂态电流极性比较的保护方案。该技术运用安装在配电网中每个变电站中专门设计的集成保护继电器,实现检测、分析处理因故障产生的暂态电流信号。通过集成继电器检测出因故障产生的故障电流分量信号,运用暂态电流极性识别算法来检出信号的极性;之后,通过比较来自与站点相连接的所有线路上的电流信号的极性就可以确定故障的方向;最后,通过对比来自网络中各站点的方向信息便可以确定故障的线路。通过仿真证明该方案是切实可行的。     

分布式电源多点接入配电系统的集成保护

针对分布式电源多点接入的配电系统,提出了一种基于暂态极性保护原理的集成保护新方案。暂态极性比较保护是运用小波变换提取故障暂态高频信号的某一频段信息作为故障判断的依据,通过比较暂态高频信号的极性,迅速准确判断出故障位置。将暂态极性比较保护原理应用于配电网集成保护方案中,以母线作为载体构建集成保护单元,利用本地故障信息和相邻保护单元故障信息对母线各出线以及线路两端信号的极性进行比较,从而对母线故障和线路故障进行判断。与此同时,集成网络保护单元提取多点信息,对整体区域暂态信号极性进行综合比较,实现对故障的快速定位与隔离,为本地保护提供后备保护。最后,利用MATLAB软件对其进行了仿真分析,仿真结果验证了此保护方案的正确性和可行性。     

保护智能化的发展与智能继电器网络

回顾了近年来继电保护原理的发展历程,重点放在暂态、广域和集成保护领域。以此来展望未来的为智能电网而构造的智能继电保护的发展。以智能电网的发展要求和特点为契机,主要介绍了国内在智能保护方面的研究现状。在以上研究的基础上,通过介绍一种基于暂态检测的集成广域保护方案来阐述集暂态、集成和广域保护为一体的智能保护单元所构成的继电器网络的优越性。安装于保护区域网络各变电站中并集成了多种暂态保护算法的集成保护继电器,通过变电站通信网从站内各入出线路上采集电流和电压量并从中提取故障暂态所生成的高频和故障分量信号。这些信号输给继电器内并行处理的暂态保护模块,经过各暂态保护算法处理后得到相应的故障的极性、位置和时标。基于本地信息的保护原理的模块可以直接判断故障是否在保护区内来进一步决定是否发出跳闸指令。基于信号比较的多端量的原理将其所测得的信号极性、方向和时标分别发给相邻的变电站的集成保护继电器和广域保护装置,同时接收来自相邻的变电站的相同信号进行比较来决定故障的位置和相应的跳闸决策。广域继电保护装置接收和比较来自各变电站集成保护装置的信号以此判断故障的位置并做出跳闸决策发给相应的变电站来执行,从而实现电网的广域集成保护。     

利用暂态特征的新型小电流接地故障监测系统

介绍一种小电流接地故障监测系统的构成、工作原理及现场应用情况。基于故障产生的暂态零序电压电流在特定频段(SFB)内分量呈容性的关系,利用暂态零序电流幅值比较、极性比较及暂态无功功率方向原理实现故障线路综合选择,并利用瞬时接地故障信息对线路绝缘状态进行监测。该系统结构合理、可适用于配电网自动化系统和变电站自动化系统,检测方法不受消弧线圈、不稳定电弧影响,同时可检测消弧线圈支路接地、网络中存在闭环运行线路等特殊故障。     

基于3次谐波电压故障暂态分量的定子单相接地保护

在分析发电机定子单相接地故障产生的故障暂态分量信息特征的基础上，提出了一种定子单相接地暂态保护方案。该保护方案根据单相接地故障后机端和中性点3次谐波电压的故障暂态分量近似相同的特点，把两个故障分量的相量和与相量差分别作为保护动作信号及制动信号，通过比较数据窗内相应信号的谱能量检测定子单相接地故障。仿真和试验结果表明新的暂态保护判据灵敏度高，不受发电机运行工况的影响，具有较好的鲁棒性。     

特高压直流输电线路单端电流方向暂态保护

提出一种特高压直流输电线路单端电流方向暂态保护方法。来自特高压直流输电线路本侧区外和来自对侧的故障电流在突变方向上具有明显的差异,据此判断故障信号来自对侧还是本侧区外;如故障信号来自对侧,则利用希尔伯特黄变换求出故障信号的第一个固有模态函数(IMF1)瞬时频率,提取瞬时频率最大值从而判断故障位于对侧区内还是区外。给出一种特高压直流输电线路单端电流暂态保护方案。在PSCAD仿真平台上对提出的方法进行仿真验证。     

基于零序电压故障暂态分量的发电机定子单相接地保护方案研究

根据发电机发生定子单相接地故障后机端和中性点零序电压故障暂态分量近似相同的特点，提出了两种形式的基于零序电压故障暂态分量的发电机定子单相接地保护方案：第一种形式将基波零序电压与三次谐波电压分开处理；第二种形式无需将两者分开，直接把机端和中性点两侧零序电压故障暂态分量的和与差做为保护动作信号与制动信号，通过比较相应信号的谱能量大小检测定子单相接地故障。文中给出了第二种判据形式的详细仿真和试验结果，分析表明：新的暂态保护判据具有很高的灵敏度和可靠性。     

基于暂态功率的高压直流线路单端量保护

针对传统高压直流单端量保护存在可靠性较低的问题,通过计及直流边界、线路频变等因素影响,研究了高压直流线路暂态功率故障特性,提出了基于暂态功率的单端量保护方案。根据暂态功率在正方向区内外故障的频率段差异性,利用高低频段暂态能量比值,构成边界保护元件;针对利用暂态功率频率衰减特征无法区分正反方向故障的局限性,利用暂态功率极性构造方向辅助判据。结合保护启动元件和故障选极元件构成基于暂态功率的单端量保护方案。仿真结果表明,该保护方案能够快速有效地区分直流线路区内外故障,具有一定的抗过渡电阻性能及抗干扰能力,可靠性较高。     

极化电流行波方向继电器

电容式电压互感器不能有效传变宽频带的电压故障行波信号,使得传统利用电压故障行波构成行波方向继电器的保护算法不能应用于实际电力系统保护中,为此提出了一种极化电流行波方向继电器。该方向继电器以电压故障行波中工频分量初始极性与电流故障初始行波的波头极性相比较判定故障方向,解决了传统行波方向继电器因不能有效获取宽频带电压故障行...     

基于故障暂态和数学形态学的超高速线路方向保护

引入数学形态学以提高基于故障暂态的超高速线路方向保护的动作性能。在获取连接在同一母线上的各条输电线路暂态电流信号的基础上，采用数学形态学分析其极性和能量以确定故障方向。仿真结果证明，该方法适用于识别发生在输电线路不同位置的各种故障。该方案对处理器的采样率、处理能力和速度几乎没有额外的要求，具有很好的实用性。与传统保护算法相比，基于MG的TBDP具有更高的可靠性和较少的计算量，同时具有更快的故障响应能力和更高的灵敏性。     

Positional protection of transmission systems using GlobalPositioning System

This paper presents a new technique for the protection of power transmission systems by using the Global Positioning System (GPS) and fault generated transients. In the scheme, the relay contains a fault transient detection system together with a communication unit, which is connected to the power line through the high voltage coupling capacitors of the CVT. Relays are installed at each busbar in a transmission network. These detect the fault generated high frequency voltage transient signals and record the time instant corresponding to when the initial travelling wave generated by the fault arrives at that busbar. The communication unit is used to transmit and receive coded digital signals of the local information to and from the associated relay(s) in the system. At each substation, the relays determine the location of the fault by comparing the GPS time stamps measured locally with those received from the adjacent substations. Extensive simulation studies presented in the paper demonstrate the feasibility of the scheme     

利用站域信息的智能变电站变压器后备保护方案

采用复压过流原理的变压器后备保护方案存在灵敏度不足、整定配合复杂、故障切除延时过长等问题。提出在智能变电站中采用主后备分离模式的变压器保护配置方案。单独配置的后备保护,利用站域共享信息,以方向比较原理为基础确定故障位置,实现对变压器内部故障、中低压母线故障、死区故障和断路器失灵的后备保护功能。对于不对称故障采用负序、零序方向元件,对于三相故障采用基于正序电流幅值相位比较的方向元件。通过在PSCAD中建立典型的110 k V变电站模型,对于各种故障类型进行仿真,验证了所研究的后备保护方案的有效性。     

一种新的配电网络快速保护方案

提出了一种基于通信通道的配电网快速保护方案。根据光复用技术的基本思想,研制了一种新型复合光Modem,这种光Modem除了正常的通信功能外,相邻Modem间还能快速传送电平信号(小于100μs)。在该保护方案中,相邻保护单元之间互相交换带方向的故障信息,确定故障范围,快速动作清除故障,保护方案中配置双方向重合闸。保护装置根据接收到的相邻保护流过故障电流时发出的10ms握手信号能有效确定故障边界,实现快速隔离故障和系统重构。保护装置或一次设备出现故障时,变电站出线保护可作为后备保护。该快速保护方案通过了动模实验的检验,实际应用表明该方案对有通信通道的城市配电系统有实用价值。     

基于对称分量变换的暂态电流极性方向比较保护算法

研究了一种新的基于暂态电流极性比较的方向保护技术.使用对称分量变换对三相暂态电流行波信号进行解耦,然后用其电流模量小波变换后的模极大值极性关系,辨识区内或区外故障:线路内部故障时线路两端的电流模量小波变换模极大值极性相同,而线路外部故障时则相反.该算法用单一模量对各种故障类型都可以给出正确的结果,较好地克服了以往采用Clark变换和Karrenbauer变换使用单一模量情况下对某些故障不能正确反应等缺陷.EMTDC仿真实验证明了算法的可行性.     

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。     

35kV及以下变电站系统接地选线方案的研究

对于小电流接地系统的35 kV及以下的变电站系统,由于综合自动化的应用,其接地选线可以采用微机保护装置及监控系统实现。提出了利用微机保护装置实现小电流接地选线的检测原理,给出了以Modbus为总线的变电站监控系统的选线方案。应用小波变换方式从暂态故障电流中提取故障特征,可以提高故障选线的精度和可靠性。可以优化变电站的结构,减少二次电缆,节省空间,提高接地选线的正确性。     

含分布式电源的配电网方向过流保护

含分布式电源的配电网对继电保护装置的动作速度和保护范围提出了更高的要求。文章基于配电网电流正序分量相位的变化,提出一种方向过流保护方案,该方案首先利用故障前一周期和故障后一周期的电流正序分量相角差判定故障方向,然后通过比较三相电流绝对值间隔0.01 s差分后的最大值和最小值之差来判断故障相别。推导了故障方向判据,以10 kV馈线方向保护为例,说明了该保护方案的可靠性和灵敏度,并在双回配电系统中验证了该方案的有效性。