不受电力系统振荡影响的距离保护

距离保护被广泛应用于电力系统中,现有距离保护核心元件——距离继电器不同程度地存在缺陷,导致系统发生振荡时保护误动作或者性能下降,常用的距离继电器必须配合振荡闭锁元件使用。因此,以保证保护正确动作为前提,提出一种不受系统振荡影响的距离保护。该保护基于改进的多相补偿继电器构成,配合闭锁元件以解决振荡中发生区外故障时多相补偿继电器的不正确动作问题。所提出的距离保护对于故障、单纯振荡无故障、振荡过程中发生不对称故障以及对称短路故障都有正确的反应能力,且具有判断故障类型和故障相别、分相跳闸的能力。PSCAD仿真结果证实了所提距离保护的有效性。     

不对称整定阻抗的多相补偿距离继电器在单相接地条件下的动作特性

采用单相补偿电压与相间补偿电压向量关系的多相补偿距离继电器能够有效防止系统振荡对距离保护的影响,补偿电压方程中整定阻抗相等,但该距离继电器在系统振荡较大且单相接地情况下反映故障相的动作元件存在拒动情况,以及反映非故障相动作元件存在误动情况;通过分析多相补偿距离继电器的动作方程,减小相间补偿电压的整定阻抗值和保持单相补偿电压整定阻抗值不变的不对称整定原则解决了上述问题,利用选相元件判断单相接地故障发生时刻相间补偿电压整定阻抗值,仿真计算结果有效证明了理论分析的正确性。     

多相补偿接地距离继电器动作特性的分析与计算

按比较三相补偿电压与零序电流相位原理构成的多相补偿接地距离继电器具有容许较大过渡电阻的优点，是一种比方向阻抗元件更为合适的短线路接地故障保护方式。本文分析了该继电器在单相接地与两相接地故障时的动作特性，并讨论了反方向故障可能失去方向性，区外故障伴随振荡可能超越，以及零序电流助增的相位影响，相间电弧电阻的影响等问题。应用数字机对继电器的动作特性进行了计算，以校核分析的结果。还计算了方向阻抗元件的特性与多相补偿继电器进行比较。数字计算能计及电源各相序阻抗数值不等、阻抗角不同，以及负荷，相间弧光电阻等因素，可得出精确的结论。     

特高压输电线路负序方向纵联保护

采用数字式二阶RC低通滤波器和半波差分傅里叶算法，结合相序变换滤取负序分量，可在微机保护中实现负序方向元件，并可在故障初几毫秒内正确动作。用该方法实现的负序方向元件可正确及时地捕捉到由不对称故障发展起来的三相短路故障瞬间的不对称，故可以反映各种不对称故障和由不对称故障发展起来的三相故障。仿真试验验证了用所提出的方法实现的负序方向元件用于特高压输电线路的可行性和优越性。     

可变圆限定性负序电压极化距离继电器

在分析基于负序电压极化量的自适应接地距离继电器的基础上,为解决此类继电器在受电侧因高阻接地引起的同相区域不正确动作问题,引入一组可变圆限定性动作方程。该动作方程利用故障前补偿电压与故障后同相临界补偿电压之差始终与受端电压相互垂直的特性,将同相区域完全闭锁并最大限度地保持了原有耐过渡电阻能力,且方程本身不受同相区随系统功角变化而改变的影响。由此提出可变圆限定性负序电压极化距离继电器的修正判据,讨论了其阻抗动作特性。理论分析表明,采用此判据后,受电侧保护不会出现误动与拒动现象,具备较高的动作灵敏度及明确的方向性。EMTDC仿真实例验证了理论分析的正确性以及该继电器在线路保护中的有效性。     

非全相运行再故障对距离保护的影响

为研究电力系统非全相运行再故障对距离保护的影响,建立了距离保护的相间方向阻抗继电器、接地方向阻抗继电器和反映各不对称短路的多相补偿阻抗继电器作两相运行再故障的模型,分析了一相接地故障、两相短路接地故障和两相短路故障的动作运行特性,并编写了相应的计算程序.通过仿真分析,验证了程序的正确性和可行性,得出了应保证阻抗继电器具...     

两种方向距离继电器的动作特性

研究了以“距离测量电压”为基础构成的两种距离继电器：方向距离继电器和多相补偿距离继电器。通过分析当保护安装处背后发生单相和两相接地故障时其非故障相元件的动作行为，指出了以距离测量电压为基础构成的距离元件存在的问题。解决的办法有两种：在满足一定条件时用零序功率反方向元件闭锁可能误动的元件；对于微机保护可采取先选相后测量的方法。     

可变圆特性的故障分量距离继电器

通过对反应补偿电压变化量距离继电器边界动作特性的研究,提出了比幅式故障分量距离继电器的通用动作方程.为提高此类继电器的耐过渡电阻能力和避免因过渡电阻引起的同相问题的不正确动作,提出了一种可变圆特性的故障分量距离继电器及其具体实现方法.该继电器由三个动作方程分成两组动作判据构成.两组判据各采用不同的算法,一组判据通过采样值积分算法实现继电器的快速动作,另一组判据采用傅里叶算法实现保护的准确测量,两组判据相互补充,实现快速动作和提高耐过渡电阻能力的统一.并以750kV系统为模型进行了RTDS仿真实验.理论分析和仿真实验表明,该继电器安全可靠、快速,耐过渡电阻能力强.     

反应三相对称故障的改进负序方向元件

负序方向元件的主要缺点是不能反应三相短路,针对这一问题提出了改进的负序方向元件.改进负序方向元件利用了微机保护的存贮记忆功能,人为控制采样数据的选取,三相对称故障时制造出负序分量,实现对三相对称故障的反应,而在不对称故障时仍正确动作.改进后负序方向元件能够反应对称及不对称故障,是一种性能完备的保护原理.同时针对故障开始付氏算法存在跨窗问题,提出在故障后半周内采用小矢量算法.理论分析和大量仿真证明了该改进负序方向元件用在特高压输电线路上的可行性和优越性.     

具有抗过渡电阻能力的多相补偿距离继电器

多相补偿距离继电器不受系统振荡影响,但抗过渡电阻能力差,为此,提出一种具有抗过渡电阻能力的多相补偿距离继电器。通过对多相补偿距离继电器动作方程的分析,找到了过渡电阻在该动作方程中的作用项。整定点的零序电压具有同该作用项极相似的形式。通过在动作方程中引入整定点的零序电压,同时用保护整定点的电压代替故障点故障前电压,可提取该作用项。进而利用线路阻抗角和该项的实虚部,可减小或消除过渡电阻对多相补偿距离继电器的影响。基于以上原理,提出一种具有抗过度电阻能力的多相补偿距离继电器。理论分析和仿真计算证明了所提继电器具有良好的抗过渡电阻能力。     

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。     

变压器相间后备保护的改进

目前变压器相间后备保护对变压器匝间故障的灵敏度不高。低压过流保护的灵敏度不高是由于少匝数匝间短路时变压器电压下降很少。负序电流继电器的动作与电压的降落无关，因而可以获得较镐的灵敏度，距离继电器应用于变压器时其性能受Y，d接线变压器两侧电位移的影响。负序距离继电器的行为与变压器绕组的接线无关，所以它是作为变压器后备保的距离继电器的最佳选择。文中不仅讨论了负序电流和负序距离继电器的优越性能，而且提供了防止这两类继电器在电流断线和电压断线时发生误动的方法，从而得到了一个既灵敏又安全的改进的变压器后备保护。     

现代距离保护技术的最新发展——高阻接地故障保护

文章基于负序电流、零序电流和负序零序复合电流,提出了一种适用于单相接地故障的距离继电器故障阻抗测量新原理。新原理基于假设:输电线路故障时,过渡电阻是纯电阻性的,故障点电压和故障分支电流同相位。新算法不受过渡电阻、负荷电流、系统振荡的影响。PSCAD仿真表明本文算法的精确性。     

微机变压器的相间后备保护

提出对变压器内部故障应以两套差动保护互为后备,距离继电器主要作为低压母线及馈线故障的后备保护,并建议采用负序距离继电器和椭圆形继电器为宜     

Data-mining model based adaptive protection scheme to enhance distance relay performance during power swing

The paper presents a data-mining model based adaptive protection scheme enhancing distance relay performance during power swing for both compensated and uncompensated power transmission networks. In the power transmission network, the distance relays are sensitive to certain system event such as power swings, which drive the apparent impedance trajectories into the protection zones of the distance relay (zone-3) causing mal-operation of the distance relay, leading to subsequent blackouts. Further, three-phase balanced symmetrical fault detection during power swing is one of the serious concerns for the distance relay operation. This paper proposed a new adaptive protection scheme method based on data-mining models such as DT (decision tree) and RF (random forests) for providing supervisory control to the operation of the conventional distance relays. The proposed scheme is able to distinguish power swings and faults during power swing including fault zone identification for series compensated power transmission network during stress condition like power swing. The proposed scheme has been validated on a 39-bus New England system which is developed on Dig-Silent power factory commercial software (PF4C) platform and the performance indicate that the proposed scheme can reliably enhance the distance relay operation during power swing.     

基于数学形态学的电力系统振荡中故障识别和改进的选相方法

为了使振荡闭锁装置能在振荡中再故障时开放保护,就必须能区分振荡与故障,且故障相的单相阻抗继电器在振荡时也应能正确测量阻抗。但如何在振荡中快速正确地选出一个故障相进行阻抗测量是距离保护能否有选择性地切除振荡中故障的关键问题。在动模实验中发现:对于振荡中发生的故障,在一定情况下序分量选相元件会误选相。文中利用级联多分辨形态梯度变换(SMMG)提出了一种电力系统振荡中的故障检测和改进的故障选相方案:先利用一个SMMG滤波器对相电流进行处理,构成一个自适应的振荡中故障起动元件;检测到故障或扰动后,对接地故障,如果由现有的序分量选相方法判断出其为落在包含单相和相间2种故障类型的区域,则可利用故障后3个模电流分量的SMMG系数局部模极大值确定其故障相别。用EMTP在一个系统模型上进行了大量的仿真研究,其结果验证了该方案的有效性和易用性,该方法判别灵敏,结果可靠,所提出的算法易于实现,在现有的微机保护装置中可以直接采用。     

A novel power swing blocking scheme using adaptive neuro-fuzzy inference system

A power swing may be caused by any sudden change in the configuration or the loading of an electrical network. During a power swing, the impedance locus moves along an impedance circle with possible encroachment into the distance relay zone, which may cause an unnecessary tripping. In order to prevent the distance relay from tripping under such condition, a novel power swing blocking (PSB) scheme is proposed in this paper. The proposed scheme uses an adaptive neuro-fuzzy inference systems (ANFIS) for preventing distance relay from tripping during power swings. The input signals to ANFIS, include the change of positive sequence impedance, positive and negative sequence currents, and power swing center voltage. Extensive tests show that the proposed PSB has two distinct features that are advantageous over existing schemes. The first is that the proposed scheme is able to detect various kinds of power swings thus block distance relays during power swings, even if the power swings are fast or the power swings occur during single pole open conditions. The second distinct feature is that the proposed scheme is able to clear the blocking if faults occur within the relay trip zone during power swings, even if the faults are high resistance faults, or the faults occur at the power swing center, or the faults occur when the power angle is close to 180°.     

方向高频保护负序功率方向元件的非全相运行性能分析

着重分析了负序方向元件在超高压线路中非全相运行时的工作情况，比较了各种电容电流补偿方法对负序方向高频保护元件的影响。EMTP仿真结果表明，线路两侧断线又发生故障时，基于故障分量的负序方向元件可以正确动作。     

基于阻抗比较的同杆并架选相新方法

首先对综合比相阻抗继电器在同杆并架双回线故障下的动作行为进行了研究,在此基础上提出一种结合综合比相继电器的选相新方法。这种选相元件根据改进后的综合比相继电器的选相结果,参考测量阻抗值对已选出的动作相再次进行筛选。同杆并架的后备距离保护应用此选相元件,通过适当的整定配合,能可靠地区分靠近线路末端跨线故障和区内相间故障,提高距离保护I段的正确动作率。数字仿真结果表明,基于阻抗比较的同杆并架选相新方法受同杆并架线路拓扑结构和对称性等因素影响小,能保证后备距离保护I段在各种线路运行方式下正确选相跳闸。     

三相同时刻采样值高灵敏启动元件

加速启动元件的动作速度有利于提高保护装置的动作速度。现有微机保护装置启动元件存在高阻接地故障和缓慢发展性故障时灵敏度不足的缺点；在系统发生振荡的情况下，相电流突变量启动元件可能误动。文中提出了基于三相同时刻的采样值的启动新算法。EMTP仿真和动模试验表明：这种算法具有不受系统频率偏差的影响、在振荡中发生故障不需要增加辅助判据就能灵敏地反映各种故障类型的优点。