基于负荷电流补偿的负序方向保护改进算法

电力系统非全相运行和非全相运行方式下再发生故障的工况,会对负序方向保护的正确动作造成影响。当电压互感器安装于母线侧,非全相运行时,负序方向元件会误动;而非全相运行方式下再发生正向故障时,负序方向元件能正确识别。针对该问题,提出了一种修正的负序方向保护新方案:加入负荷电流补偿来抵消非全相运行时系统中存在的负序电流,使得非全相运行时,负序方向保护能有效不动作,而非全相运行再发生故障时,负序方向保护能有效识别。PSCAD与MATLAB的仿真结果表明,新的保护方案在输电线路非全相运行各种工况下具有很好的实用性。     

基于正序故障分量的方向元件性能分析

基于正序故障分量的方向继电器是一种新型故障方向判别元件。为全面了解该元件的工作性能,在500kV输电系统模型上,对振荡伴随不同类型短路和非全相运行情况下方向元件的动作行为进行仿真计算和分析。仿真结果表明,基于正序故障分量的方向元件适应于所有故障类型,不受负荷电流影响,无电压死区,灵敏度高。     

基于正序故障分量的方向元件性能分析

基于正序故障分量的方向继电器是一种新型故障方向判别元件.为全面了解该元件的工作性能,在500kV输电系统模型上,对振荡伴随不同类型短路和非全相运行情况下方向元件的动作行为进行仿真计算和分析.仿真结果表明,基于正序故障分量的方向元件适应于所有故障类型,不受负荷电流影响,无电压死区,灵敏度高.     

故障分量分相补偿式方向元件

提出一种用于超高压和特高压输电线路上的分相方向元件.通过比较故障分量补偿电压和故障前电压的相位,从而判断是否正方向故障.该分相方向元件具有极强的方向性,能反应系统全相、非全相和振荡状态下的各种对称和不对称故障,具有很高的承受过渡电阻的能力.通过各种情况下大量仿真试验证明了此原理的优越性.     

同塔双回线纵向故障特征分析及零序方向保护改进

同塔双回线在发生不对称纵向故障时,由于负荷电流的转移,健全线路上会流过较大的不平衡电流,可能导致健全线路上带零序电压补偿的纵联零序方向元件误动。分析了同塔双回线纵向故障时零序、负序分量的特征,阐释了单相故障跳闸后健全线路上带零序电压补偿的零序方向保护误动的机理,并且提出了利用单回线负序分量信息的保护改进方法。在零序电流达到门槛值而零序电压不足时,引入负序电流门槛来判断是否启动零序电压补偿,并结合带负序电压补偿的负序方向元件来判断故障方向。仿真结果表明,所提方法在相邻线路发生不对称纵向故障时能有效闭锁本线路的方向保护,防止保护误动作;在本线路靠近对侧发生接地故障,本侧零序电压较低的情况下改进的零序方向保护有较高的灵敏度,能够可靠动作。     

基于故障支路电流序分量相位关系的选相元件

故障支路电流序分量之间的相位关系包含了明确的故障相别信息,但易受电流分布系数的影响。差电流中的负序分量的相位与故障支路中负序电流的相位相同;在差电流中的正序分量中减去系统电源产生的正序电容电流,修正后的正序差电流的相位与故障支路中的正序电流相同;通过负序差电流和修正后的正序差电流之间的相位关系可以明确判断故障类型。该选相元件不受线路分布电容、线路补偿电抗器、电流分布系数的影响,可在故障后长期使用,灵敏度高。仿真实验数据验证了该选相元件可以正确地选出故障相别。     

半波长交流输电线路伴随阻抗保护

半波长线路显著长于常规线路,传统基于集中参数的保护原理不适用于半波长线路。提出了半波长线路伴随阻抗保护,利用线路两侧保护安装处的电气量推算出故障点处的补偿电压和补偿电流,利用补偿电压和电流构建伴随阻抗,提出了伴随阻抗的动作区及动作逻辑,区外故障时,伴随阻抗表示线路任一处的容抗,区内故障时,伴随阻抗分别表示故障点处的过渡电阻及系统等值阻抗,二者显著差异,能够准确识别半波长线路的区内、外故障,利用线路两侧启动元件构造时差法,确定故障点范围,提高伴随阻抗保护的灵敏度。利用RTDS建立了特高压半波长系统仿真模型,仿真结果验证了保护方案的有效性。     

计及LVRT光伏电站并网下方向元件动作区域计算

针对低电压穿越控制策略下的并网光伏电站会影响配电网传统方向元件的动作区域,提出适用于光伏电站并网的配电网系统方向元件动作区域计算方法。以故障时光伏电站输出特征为前提,对线路不同位置与不同故障类型下保护处正序电压与正序电流的相角关系进行分析,提出基于正序故障电流和正序故障电压相角差的方向元件动作区域。基于PSCAD搭建典型含光伏电站配电网模型,对各种故障类型及故障位置进行仿真验证,结果表明所提方法能有效判断故障方向,且不受故障类型与故障位置的影响。     

基于故障分量正序电抗的方向元件

提出了基于故障分量正序电抗的方向元件。当线路上发生正向故障时,故障分量正序电抗等于背侧的系统电抗,极性为负,小于线路正序电抗;当线路上发生反向故障时,故障分量正序电抗等于线路和对侧系统的正序电抗之和,大于线路电抗。根据这个特点,可以判断故障方向。该方向元件易于实现,灵敏度高,不需要设置电压门槛,即使感受到的故障分量正序电压的幅值较小,仍可以准确地判别方向。     

反应全相及非全相状态下各种故障的方向元件

本文实现了用相电压补偿方向元件反应三相短路及非全相状态下的两相接地，因而使该方向元件能够反应系统全相及非全相状态下的各种故障，成为高压和超高压输电线路载波保护中性能完善的方向元件。     

快速工频量高频方向保护的新方案

本文针对相电压补偿方向元件的不足,提出了两种新型的方向元件－－负序电压补偿式方向元件和相电压故障分量补偿方向元件,通过大量的ＥＭＴＰ仿真验证了其优良性能,并在此基础上,提出了实现快速工频量高频方向保护的新方案,即：对于各种不对称故障采用负序电压补偿式方向元件,对于三相故障采用相电压故障分量补偿式方向元件,对于非全相状态下的故障采用和电压补偿式方向元件。     

Short-term wind power forecasting using adouble-stage hierarchical ANFIS approachfor energy management in microgrids

Determination of the output power of wind generators is always associated with some uncertainties due to wind speed and other weather parameters variation, and accurate short-term forecasts are essential for their efficient operation. This can efficiently support transmission and distribution system operators and schedulers to improve the power network control and management. In this paper, we propose a double stage hierarchical adaptive neuro-fuzzy inference system (double-stage hybrid ANFIS) for short-term wind power prediction of a microgrid wind farm in Beijing, China. The approach has two hierarchical stages. The first ANFIS stage employs numerical weather prediction (NWP) meteorological parameters to forecast wind speed at the wind farm exact site and turbine hub height. The second stage models the actual wind speed and power relationships. Then, the predicted next day’s wind speed by the first stage is applied to the second stage to forecast next day’s wind power. The influence of input data dependency on prediction accuracy has also been analyzed by dividing the input data into five subsets. The presented approach has resulted in considerable forecasting accuracy enhancements. The accuracy of the proposed approach is compared with other three forecasting approaches and achieved the best accuracy enhancement than all.     

Development and Investigation of a New High-Speed Directional Relay Using Field Data

In this paper, a new high-speed directional relay is proposed. The relay is based on the current and voltage signals before and after fault occurrence. The voltage signal is compensated and then used as a reference. The relay is used for the directional comparison protection of extremely high voltage transmission lines. An evaluation of the suggested directional relay is investigated using recorded fault data from the Alberta power transmission system. The real effects of the power system elements, which might have not been completely considered in the mathematical model of the power system, have been included in the recorded real fault data. In this case, the performance of the new directional relay can be verified in a more realistic environment than simulation.     

基于多方向元件的串补线路协同保护新方法

串补线路故障特征的复杂性加大了保护装置可靠动作的难度,为提高串补系统保护可靠性,提出一种多方向元件相互配合的串补线路方向保护方案。该方案利用负序电流值及故障前后的测量电流相位差判断故障类型,针对不对称短路、三相短路及负荷变动分别采用负序、工频方向及突变量电压电流相角差判断保护装置是否动作。PSCAD仿真表明,在系统发生电压反向、电流反向、经过渡电阻接地以及负荷变化等情况下该保护方案均可准确判断故障位置,从而使保护装置正确跳闸。同时,该方案不受MOV不同导通状态的影响,具有较好的保护性能。     

Duffing振子方向元件法用于输电线路故障检测

提出了Du ffing振子检测输电线正序故障分量的Du ffing振子方向元件法。采用Du ffing振子周期策动力为故障电压,摄动力为故障电流。系统正常运行时,Du ffing振子方向元件没有输出;系统处于正向故障和反向故障时,Du ffing振子方向元件分别处于大周期状态和混沌状态,从而区分了故障的正反方向。该法判别方向的过程简单、准确,鲁棒性比较好。仿真结果证明了该方法的可行性和有效性。     

带同杆双回线的T型线路故障分支判定算法

针对T型线路中出现同杆双回线的线路结构,提出了判定故障分支的新方法.该方法以六序分量法为基础,当某支路发生故障时,首先求取各支路保护安装处的突变电气量,然后通过正序网络图,计算2个必要的参数用于判别故障支路,区分非同杆双回线故障、同杆双回线的跨线故障,以及同杆双回线的单回线故障.该方法的特点是考虑了同杆双回线的跨线故障,能够确定同杆双回线中的单回线的故障回路以及跨线故障,并且物理意义明确.序电流可以用来区分同杆双回线的同名相跨线故障.同时,进行了大量的EMTP仿真,结果表明支路判断的准确度不受系统运行方式、故障点过渡电阻等因素的影响,并且也能很好地适用于不对称同杆双回线路.     

弱电源系统的输电线路保护方案的探讨

输电线路存在弱电源系统，线路发生区内故障，由于弱电源侧系统不能提供足够的短路电流而不能启动保护，导致两侧保护不能快速跳闸甚至拒动。本分析了弱电源系统输电线路故障特征，提出弱馈输电线路保护配置宜采用纵联方向(距离)、光纤电流差动保护，尤其光纤电流差动保护利用两侧电压信息能彻底解决弱馈线路存在的问题。弱电源侧选相问题，光纤电流差动保护能很好解决，纵联方向(距离)保护需采用弱馈识别的逻辑，在弱电源侧选用突变量电压及稳态量序分量电压选相，是保证重合闸合闸成功的关键。     

用于特高压输电线保护的能量方向元件

传统能量方向元件在特高压线路中不能正确判别故障方向,同时当线路出口发生故障时由于系统内阻很小而导致有功能量方向元件也不能做出正确的判断。提出了一种应用于特高压长距离输电线路的故障分量式能量方向元件,并且提出了相应的方向纵联保护原理,用贝瑞隆算法加以实现;从而使保护的可靠性大大提高;分析了保护判据及其动作特性。通过数字仿真证明了所提方向元件原理和保护判据的正确性和可靠性,该元件具有不受系统暂态过程、过渡电阻、串补电容等因素影响的特性,而且其灵敏度不受故障类型及故障位置等因素的影响,同时动作速度也较快,不大于20ms。