电网安全稳定控制装置线路故障跳闸判据的改进

安全稳定控制用故障跳闸判据已经在各级电网的安全稳定控制装置中得到了广泛应用,其动作的准确性依靠继电保护装置的跳闸信号。近年来,随着继电保护装置速动性指标的提升,安全稳定控制装置不能准确识别输电线路故障类型事件时有发生。基于现场发生的相间故障实例分析,提出安全稳定控制用故障跳闸判据的改进方法。利用RTDS实时数据仿真系统通过FWK-300型安全稳定控制装置对改进后故障跳闸判据的正确性、可靠性和有效性进行了验证。实验结果表明:改进后故障跳闸判据正确、可靠、有效。     

适用于半波长线路的稳定控制装置故障跳闸判据

半波长输电线路距离长,对地电容大,线路故障特性与传统线路有巨大差异。推导了半波长线路沿线发生单相故障和相间故障时稳控装置安装处的电压、电流特性,分析了传统稳控装置故障跳闸判据对半波长线路的适应性,指出其在线路中远段发生故障时会发生拒动的问题。提出了适用于半波长线路的稳控装置故障跳闸判据,利用时差法确定故障点位置,采用长线稳态方程计算得到故障点处电压、电流,与故障前的电压、电流进行比较形成新判据。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,新判据能够正确区分半波长线路的单相故障与相间故障。     

区域型安全稳定控制装置无故障跳闸判据运行分析

系统分析了区域型安控装置判断线路、主变等元件的无故障跳闸判据,针对电网潮流变化、直流输电系统双极闭锁、直流输电减负荷等运行情况下该判据暴露的问题,指出安控装置仅靠本地电气量判断线路本侧及对侧的无故障跳闸存在着一定的局限性,尤其是在直流输电的近端电网。根据安控装置在电网的各种运行工况下发生无故障跳闸后的控制要求,对直流输电近端电网的安控装置增加了开关量信号作为无故障跳闸的主判据,电气量作为辅助判据,并结合实际工程完成了无故障跳闸判据整改,较好地解决了该判据不完善的问题。     

适应换流站近区交流电网稳控装置的故障跳闸判据

当直流换流站近区交流电网线路发生短路故障时,装置安装处的电气量变化规律与传统电网差异较大。首先,基于直流换流站近区电网的实时数字仿真(real time digital simulator,RTDS)验证传统稳定控制装置(稳控装置)中故障跳闸判据的正确性,指出直流换相失败导致靠近换流站侧稳控装置拒动的原因;然后,通过分析短路故障期间电压序分量的特征,明确其与相电压的相对大小关系,进一步提出结合电压序分量和相间余弦电压的故障跳闸新判据;RTDS仿真结果证明新判据的有效性和可靠性。     

适用于稳控装置的逆变站送出交流线路故障跳闸判据

直流换相失败给逆变站近区交流电网的故障特征带来了显著变化。理论分析了直流换相失败对逆变站送出交流故障线路的电流有效值的影响规律,指出了稳控装置所用的传统故障跳闸判据存在不适应场景的原因;进一步基于实时数字仿真平台(RTDS),验证了理论分析所述的不适应场景;通过分析直流系统短路后的交流等值网络,结合故障时电流序分量和相间余弦电压等电气量特征,提出了适应逆变站送出交流线路的故障跳闸新判据;最后,RTDS仿真结果验证了新判据的有效性和可靠性。     

基于双端量的半波长交流输电线路故障选相方法

半波长交流输电线路电压等级高,故障后需要选相跳闸。但是半波长输电线路独特的电气特征使得传统的故障选相方法不再适用。文中提出了一种基于双端电气量的半波长交流输电线路故障选相方法。将两端相间电压、相间电流进行组合变换,换算到短路点正负序短路电流,从而判断故障相。基于电磁暂态仿真软件PSCAD搭建特高压半波长输电线路仿真模型。仿真结果表明,该故障选相方法不受故障位置、过渡电阻、弱馈等因素的影响,在半波长交流输电线路发生短路故障时,能快速正确地实现故障选相。     

应用附加电容的柔性直流输电线路自适应重合闸策略

针对柔性直流输电线路在故障跳闸后线路健全极与故障极不存在耦合关系和基于感应电气量变化特征的重合闸判据难以适用的问题,提出一种基于附加电容放电电压变化特征的柔性直流输电线路自适应重合闸策略。在直流线路跳闸后投入附加电容器,构建附加电容放电的数学模型,分析故障消失前后附加电容放电电压特征的差异。结合该差异设计出能有效识别永久性故障和瞬时性故障的柔性直流线路故障性质识别新判据,基于此故障性质识别判据实现对线路的重合闸。最后利用PSCAD/EMTDC平台搭建了线路模型,仿真验证了所提柔性直流输电线路自适应重合闸策略的有效性与可靠性。     

2011-2013年国家电网公司输电线路故障跳闸统计分析

随着电网规模不断扩大、负荷持续增加,自然灾害和外力破坏等导致输电线路故障跳闸呈高发态势.为防止大面积停电事故的发生,需不断总结电网故障特点及其规律.总结了2011-2013年国家电网公司66kV及以上交直流输电线路故障跳闸情况,以2013年为例,从电压等级、故障原因等多层面详尽深入分析,并对电网运行影响较大的故障、同杆或同一输电通道线路“N-2”故障进行统计.结合电网运行实际、电力生产面临新形势和特高压互联电网的发展,提出了相关建议,对电网实时运行具有一定的指导意义.     

反应全类型故障的改进零序方向元件

纵联零序方向保护已成功应用于特高压输电线路的继电保护中。零序方向元件作为纵联零序方向保护的核心器件,其基本原理决定了其只能反应接地故障而不能反应相间故障和对称故障,针对这一问题提出了改进方法。改进的零序方向元件是利用数据窗的延迟和三选二的逻辑配合来实现对相间故障和对称故障的正确判断。改进后的零序方向元件,不仅能正确反应接地故障,而且对于三相故障和相间故障也可以很好地反应。理论分析和大量仿真对改进的零序方向元件的工作正确性进行了验证,证明了其可以在特高压输电线路上很好地应用,满足特高压交流输电继电保护的要求。     

利用保护元件区分对侧区内外故障的特高压直流输电线路双端电压暂态保护原理

平波电抗器、直流滤波器、PLC滤波器构成特高压直流输电线路现实边界。分析特高压直流输电线路以及边界的频率特性,研究特高压直流输电线路以及边界对故障暂态电压信号高频量的衰减作用,得到当故障发生点与保护安装点的距离大于 时,线路对频率为 高频量的衰减作用将大于边界的衰减作用的结论。证明特高压直流输电系统整流侧和逆变侧关于直流输电线路中点对称,提出利用保护元件区分对侧区内外故障的特高压直流输电线路双端电压暂态保护原理和动作判据,该原理能实现特高压直流输电线路全线保护。建立云广特高压直流输电系统实际参数仿真模型,对所提出的特高压直流输电线路双端电压暂态保护原理进行仿真验证。     

适用特高压跳闸事故的一次调频性能评价方法

针对目前一次调频性能评价方法不能准确描述所有一次调频过程的问题,提出特高压跳闸事故下的一次调频性能评价方法。通过对比正常情况下一次调频过程的统计结果,得出特高压跳闸事故下一次调频过程的特性。基于该特性构建新的性能评价指标体系,同时对原性能评价指标存在的问题进行补充完善。可对特高压跳闸事故后不同机组的一次调频动作过程进行精确的区分描述,并在河南电网环特高压重点电厂网源协调专项检查中得到应用,对一次调频的综合治理和特高压跳闸事故恢复提供数据参考和指导依据。     

基于电压相位波动特征的单相永久性故障识别方法

研究了带并联电抗器的超高压输电线路发生单相接地故障时跳开相电压的自由振荡分量频率的影响因素,分析了带并联电抗器的超高压输电线路发生单相接地故障时跳开相电压的相位特征,揭示了恢复电压相位周期性波动的原因,并考虑了傅氏算法处理含非基频量信号时的误差对跳开相电压相位计算的影响。引入健全相电压相量和作为极化电压,以极化电压为基准区分发生瞬时性故障与永久性故障时的跳开相电压相位,提出了识别永久性故障的跳开相电压相位波动判据。EMTP仿真结果表明,该判据计算简单,判定准确,且不受过渡电阻影响,可有效适用于带并联电抗器的输电线路单相故障性质的识别。     

超（特）高压串联补偿控制保护系统与线路保护接口方案

超高压串联补偿（以下简称串补）装置在国内应用时间相对较短,在实践中其与线路保护接口策略方面暴露出的一些问题值得改进。结合超（特）高压电网现状,探讨串补自动重投与线路重合闸配合方案。针对某特高压变电站高压电抗器保护和失灵保护不能退出本站串补装置问题,提出断路器操作箱三相跳闸接点启动退出串补方案和线路保护收远传开关量输入信号启动退出串补方案;并针对目前存在的串补热备用时线路单相瞬时故障串补自动重投问题,提出将线路过电压远传功能集成于线路保护装置的构想,引入全新的“线路失灵”保护理念,并提出一种全新的串补型线路保护方案。     

基于本地电气量的无故障跳闸新判据

传统的无故障跳闸判据只检测线路上潮流的突然变化,在潮流转移后线路轻载时容易导致稳定控制装置的误动。文中分析了不同情况下线路首端测量阻抗的特性,揭示了装置安装处的测量阻抗值在线路无故障跳闸时和潮流转移时具有明显差异的机理,提出了基于本地电气量计算出的测量阻抗的无故障跳闸新判据,并用数字仿真验证其有效性。     

输电线路运行故障的分析与防治

为降低线路故障所引起的大面积停电事故的发生,在统计近年来高压输电线路跳闸率和运行故障的基础上,总结了引起故障和跳闸的原因,它包括雷击、风偏放电、外力破坏、鸟害、覆冰舞动、污闪和不明原因等,总结了故障跳闸的主要特点和规律,从环境外因和线路内因两方面分析了引起故障的主要因素,并提出了有效的针对性防治措施,如减少避雷线保护角,降低杆塔接地电阻,加装线路避雷器、侧向避雷针和优化线路设计参数,加强风偏放电研究,加装驱鸟装置、防外力破坏等。最后,针对当前发展特高压的现状提出了特高压线路运行维护新的研究课题。     

特高压输电线分相电流相位差动保护的研究

针对传统相位差动纵联保护反应各种故障的灵敏度不同的缺点以及特高压输电线路的分布电容较大等特点,提出了基于贝瑞隆模型实现特高压输电线路分相相位差动纵联保护的新原理。介绍了利用贝瑞隆模型计算输电线路故障的方法,推导了实现分相相位差动纵联保护的判据及闭锁角的整定原则,综合分析了各种故障状态下保护的动作情况,解决了各种故障下的故障判别以及特高压线路上的大电容电流影响等问题。提出了用于故障后1～2个周波的基于电流故障分量的分相相位差动保护新原理,大大提高了保护承受过渡电阻的能力和动作速度。用ATP和Matlab仿真证明了该原理的正确性和用于特高压输电线的优越性。     

一种序分量高压线路保护选相元件

本文通过对各种不对称故障的序分量相对相位关系的分析，得出了一种新型的序分量电流相对相位与不对称故障类型的对应关系，提出了新型的故障相区划分方法，用于高压线路保护的选相元件，能够准确确认各种故障类型及故障相别。通过大量动模试验表明，是高压线路保护实现单相重合闸较为理想的选相元件     

适用于带并抗的同杆双回线接地故障分相自适应重合闸策略

同杆双回线发生接地故障采用传统跳闸策略时可能会产生负序分量,传统自动重合闸方案在合闸前不判定故障性质,重合失败时将影响系统稳定性。针对该问题,提出了一种适用于带并抗的同杆双回线接地故障改进跳闸与分相自适应重合闸策略。首先,通过建立带并抗的同杆双回线各相之间的耦合模型并对其进行分析,提出了一种能够避免负序分量注入系统的改进跳闸策略。其次,分别对瞬时性故障和永久性故障情况下的故障相并联电抗器电流特征分析,提出了基于故障相并联电抗器微分栅电流的故障性质判据。最后,结合改进跳闸策略和故障性质判据,形成了适用于带并抗的同杆双回线接地故障分相自适应重合闸策略。PSCAD/EMTDC仿真验证了所提改进跳闸与分相自适应重合闸策略能够避免负序分量注入系统,以及在不同接地故障类型、故障位置和过渡电阻情况下都能保证输电线路重合成功率。     

特高压输电线路防舞动研究

为防止在特定的气象及地理条件下特高压线路产生强烈舞动对线路安全稳定运行造成的危害,根据特高压线路与较低电压等级的输电线路相比具有的特点,即分裂数多、导线截面大、对地距离大、档距大、电压等级高等,分析了特高压线路防舞机理,提出特高压线路的防舞设计应以稳定性机理为基本理论依据;研究了应用于特高压输电线路的防舞措施,开发了基于稳定性机理的线夹回转式间隔棒双摆防舞器RCSDPAD,以及改变冰形、减轻风激励的线夹回转式间隔棒RCS两种新型防舞装置;建立了基于新型防舞器的防舞设计方法。研究表明,对一般舞动地区,可使用RCS进行防舞设计;对强舞动地区,应采用RCSDPAD与RCS组合的方法。