兴安直流金属回线纵差保护研究

兴安直流现有保护逻辑下,金属回线线路发生瞬时性接地故障后无故障重启逻辑,降低了直流系统的可靠性。提出了兴安直流SIMADYN D平台下增加金属回线纵差保护的程序修改方案,该保护作为直流金属回线线路接地故障的主保护,动作后果为启动直流线路故障重启逻辑。利用兴安直流EMTDC仿真模型,在单极金属运行方式下,开展不同功率水平、不同故障位置、不同过渡电阻的故障仿真。仿真结果显示该保护在过渡电阻较大情况下有拒动的风险,在大负荷条件下执行故障重启并不能有效地熄灭故障点电弧,故障重启失败后闭锁直流。综合考虑保护逻辑设计方案和EMTDC仿真结果,不建议兴安直流增加金属回线纵差保护。     

南方电网直流线路横差保护的改进探讨

兴安直流极Ⅱ投运后连续两次出现站内接地网过流保护动作,故障原因初步判断为金属回线接地故障。总结了天广、高肇、兴安直流以往运行经验,并参考其他厂家技术方案后,认为金属回线故障后可以允许直流重启一次。在对金属回线故障时的电气量特征进行分析的基础上,提出将直流线路横差保护作为金属回线接地故障的判据,保护动作后重启直流,并就逻辑改进后的保护定值提出了整定建议。     

高压直流输电线路保护的前加速

目前高压/特高压直流输电工程中基于行波等原理的直流线路快速保护的耐高阻能力不强,而针对高阻接地故障的基于差动等原理的慢速保护的动作速度又很慢。交流线路保护中靠近电源侧的前加速先无选择性地快速动作,而后再通过重合闸来纠正这种非选择性动作。文中将前加速概念引入直流输电线路快速保护中,达到直流线路故障下保护既快速又能适应高阻接地的目的;先动作移相而后通过闭锁等措施来纠正这种非选择性动作。分析了增加前加速段后需要考虑的问题,对故障过渡电阻阻值进行了估算。仿真验证显示线路末端500Ω接地故障约2 ms动作时区分区外故障仍然存在较大的裕度。     

天广直流线路故障重启逻辑优化措施研究

针对天广直流线路短时连续遭受故障时,直流线路故障重启功能不正确执行的情况,从直流线路保护原理、保护动作过程和线路重启逻辑等方面,分析了第2次直流线路故障重启不正确的原因,通过仿真试验重现了现场故障情况,并证实了直流线路在重启次数计数器50 ms延时的时间间隔内再次遭受故障时,会导致直流线路故障重启功能执行不正确,提出了去除重启逻辑中重启次数计数器延时的优化建议,仿真结果表明了该优化方案可行且有效。     

应用数字式波形回放系统分析“5·5”兴安直流输电线路闭锁故障

介绍了2008年5月5日兴安直流输电线路双极闭锁故障的详细过程,应用数字式波形回放系统分析了故障过程中直流保护的动作行为,认为兴安直流输电线路与接地极线路同时遭受雷击是造成直流双极闭锁的原因,现场巡线结果验证了该结论的正确性。根据分析结果,提出并采取了同时调整接地极线路电流不平衡保护在直流单极大地运行模式和双极运行模式下的逻辑参数的措施。     

应用数字式波形回放系统分析“5·5”兴安直流输电线路闭锁故障

介绍了2008年5月5日兴安直流输电线路双极闭锁故障的详细过程,应用数字式波形回放系统分析了故障过程中直流保护的动作行为,认为兴安直流输电线路与接地极线路同时遭受雷击是造成直流双极闭锁的原因,现场巡线结果验证了该结论的正确性。根据分析结果,提出并采取了同时调整接地极线路电流不平衡保护在直流单极大地运行模式和双极运行模式下的逻辑参数的措施。     

"3·21"天广直流线路高阻抗接地故障的分析与仿真

介绍了天广(天生桥—广东)直流线路保护的构成及基本原理。以“3.21”天广直流线路故障为例,根据实录波形和事件顺序记录(SER)信息,对直流线路发生高阻抗接地故障时直流线路保护的动作行为进行了深入分析。同时利用与实际控制保护系统基本相同的EMTDC直流仿真模型对该次线路故障进行了仿真研究,得到的仿真曲线与现场故障录波基本一致,证明EMTDC是分析直流实际故障的一种有效可靠的分析工具。     

高压直流输电控制与保护对线路故障的动态响应特性分析

直流输电线路保护中,以电压变化率为动作判据的线路行波保护和低电压保护难以检测出线路高阻接地故障,线路差动保护需要通过闭锁躲避区外故障而使动作延时较长,从而难以起到后备作用。同时,直流控制系统环节对线路保护的动作特性也有很大的影响,小负荷水平下将导致线路电流波动而导致差动保护拒动。结合某一直流线路实际参数,基于真实的直流控制保护模型与参数的EMTDC仿真平台,采用实际故障录波分析和仿真分析相结合的手段,系统分析了线路保护不正确动作的机理以及直流系统控制环节对线路保护的影响,并提出了解决方案。     

高肇直流线路纵差保护（87DCLL）异常情况分析

基于高肇直流投运以来直流保护系统的实际运行情况,结合其保护软件与硬件的设计,分析了几起直流线路纵差保护87DCLL异常运行的案例。     

直流线路纵差保护算法的改进及仿真验证

介绍了天广、高肇、兴安直流输电系统所采用的直流线路纵差保护原理,并对上述工程中直流线路纵差保护逻辑的异同及与其他保护的协调配合关系进行了对比分析;通过对天广直流2005年发生的一例故障案例进行分析,对目前3回直流线路纵差保护存在的不足进行了研究,并提出了改进方案,仿真验证表明所提出的改进方案是有效的、可行的。     

楚穗直流线路故障致双极闭锁及故障重启逻辑缺陷分析

楚穗直流联网、全压运行条件下,相继发生极1两次线路保护动作,极2一次线路保护的事件,导致楚穗直流双极闭锁。为探明楚穗直流双极相继闭锁的原因,从直流线路故障纵差保护原理、行波保护原理、极控线路故障重启监视功能入手,结合楚穗直流EMTDC仿真模型,从电磁耦合与双极接地故障两个维度分析并掌握双极相继闭锁的原因。通过对故障重启监视功能的深入分析,进一步挖掘出监视功能的逻辑缺陷,提出了避免直流不必要闭锁的故障重启逻辑优化建议。     

直流线路纵联差动保护的相关问题

介绍交、直流线路差动保护原理,分析了天广、高肇直流的运行中直流线路纵联差动保护的几类典型动作情况,并针对运行中出现的问题提出了改进建议。所提出的直流线路纵联差动保护采用独立保护通道的提议已用于新建的兴安直流工程。     

特高压直流输电系统接地极引线阻抗监视策略

为提升特高压直流输电系统接地极引线的故障识别性能,提出一种新的接地极引线阻抗监视策略。对输电线路的全频带阻抗—距离特性进行了理论分析,以此为基础提出了基于高频信号注入的接地极引线阻抗监视策略,并给出了注入信号频率选择原则及故障告警判据。研究表明:若接地极引线长度超过注入信号的1/2波长,金属性接地故障时,阻抗监视装置测量阻抗的虚部随故障距离呈周期性变化,加大了判据整定的难度。因此注入信号频率的选择应保证金属性故障时,线路阻抗随故障距离的增加而单调变化,同时最大的故障阻抗模值应小于线路正常运行时的阻抗,且留有一定裕度。PSCAD仿真验证了该策略的有效性。     

基于迭代软阈值压缩感知理论的直流输电双极短路故障测距方法

现阶段直流输电线路的故障测距方法主要为行波法,此方法存在波头捕获困难,波速难以确定等问题。因此提出基于迭代软阈值压缩感知理论的直流输电双极短路故障测距方法:在输电线路中根据预设定位精度定义“虚拟节点”, 根据两个“虚拟节点”之间的等效阻抗和两端的模块化多电平换流器（modular multilevel converter, MMC）列出输电线路的节点导纳矩阵,结合输电线路上测点测得的故障电压高频分量值,列写节点电压欠定方程;将故障点的对地注入电流等效为离故障点最近的一或两个“虚拟节点”的注入电流;通过压缩感知算法求解出电流稀疏向量,其中全局最优或局部最优的点即可认定为故障点。仿真结果表明,提出的方法能够准确定位故障点,结果稳定。     

基于交直流保护协同配合的交直流碰线保护新方案

交直流混联电网迅速发展,交直流碰线故障成为其特有故障类型。以不同类型交直流碰线故障为研究对象,着眼于故障隔离至线路重合/重启全过程,揭示了现有交直流两系统相关保护出口动作逻辑存在的不足及风险,并进一步提出在交流侧设计并新增交直流碰线保护方案的新思路,通过构造一种可以反映直流系统等值阻抗相角特性的保护算法,实现交直流碰线故障识别。基于此,通过优化交流侧新增的交直流碰线保护和直流侧已配置的交直流碰线保护间的动作时序和逻辑配合关系,实现了交直流碰线故障下直流系统的自适应重启,避免了交流侧重合于永久性故障场景下直流线路首末端发生工频过电压的风险。在PSCAD/EMTDC平台中搭建交直流碰线故障的仿真模型并进行大量仿真实验,仿真结果验证了所提交直流碰线保护新方案的可行性。     

主电路参数对MMC-HVDC电网直流短路故障电流综合影响分析

针对模块化多电平变换器的高压直流（MMC-HVDC）电网的结构复杂多样,难以构建直流短路故障电流的精确解析分析模型的问题,提出一种基于中心复合实验设计的分析方法用于定量分析和评价主电路参数对直流短路故障电流的综合影响。该方法通过中心复合实验设计,以尽可能少的直流短路电磁暂态仿真实验数据获得故障后6 ms内直流短路故障电流的多因子回归方程,从而对多因子的综合影响进行定量分析和评价。以四端直流电网为例,设计了分析直流电感、桥臂电感和中性线电感以及接地电阻4个主电路参数对直流短路故障电流影响的多因子仿真实验,利用统计学方法分析和评价了各因子对直流短路故障电流峰值的主要影响和交互作用的影响。分析结果表明：4类主电路参数中,直流电感对故障后6 ms内故障电流峰值的影响程度最强,中性线电感对故障后6 ms内桥臂故障电流峰值的影响程度最强,主电路参数间的交互作用可忽略不计。该分析结果为直流电网短路故障情况下故障电流抑制研究和多元件参数综合优化提供理论依据。