稳定控制装置故障跳闸判据在特高压交流电网中的应用

特高压电网对稳定控制装置的正确动作提出了更高要求。搭建了特高压交流输电线路仿真模型,分析了目前稳控装置中普遍使用的故障跳闸判据在特高压电网中的适应性,指出在线路对侧发生故障时此判据可能会出现拒动的问题。基于特高压输电线路发生故障跳闸后电气量的独特特性,提出了结合零序电流的单相故障跳闸新判据,以及结合相间余弦电压Ucos()???的相间故障跳闸新判据。利用RTDS实时数字仿真系统验证了判据的有效性和可靠性,实验结果表明:改进后的故障跳闸判据正确、可靠、有效。     

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。     

配网线路风偏跳闸故障的判定及风偏点的查找

10 kV配网架空线路多为裸导线,在大风天气下,弧垂过大、档距过长的线路易发生碰线,造成相间短路故障,引发线路跳闸,风偏跳闸故障是瞬时性故障,故障发生后,跳闸原因难以判定,故障点也不易查找,重合闸或送电后易发生重复跳闸。本文分析了一起10 kV线路风偏跳闸故障的判定和故障点的查找,根据线路保护跳闸信息、电流电压录波波形、动作电流大小、巡线情况、历史天气等信息,判断跳闸故障极有可能是风偏短路引起,通过线路上级供电结构及系统参数,建立单相等效图,进行短路电流计算分析,得到风偏点与变电站线路长度,确定风偏附近区域,再有针对性地巡线,找到风偏故障线段,验证了故障原因的判断,并找到了故障点位置。     

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。     

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。     

基于并联电抗器差模电流波形特征的三相自适应重合闸永久性故障识别

针对带并联电抗器的超高压输电线路,详细分析了发生两相或三相瞬时性及永久性故障时,故障相并联电抗器差模电流的特征:在线路两端三相跳闸以后,对于瞬时性故障,故障点熄弧以后,差模电流中只存在衰减周期分量,对于永久性故障,差模电流中只存在衰减直流分量。利用差模电流的这一特性可以提出适用于三相自适应重合闸中相间故障性质识别的新判据,该判据只需利用单端并联电抗器电流即可实现,并且可以判定熄弧时刻。大量ATP/EMTP电磁暂态仿真表明,该方法能够快速准确地识别故障性质,且基本不受故障位置、过渡电阻、采样频率、负荷电流、故障时刻、跳闸时刻、故障点熄弧时刻等因素的影响,且同时适用于单端和双端带并联电抗器的输电线路。     

安全稳定控制装置线路跳闸判据的改进

目前的稳定控制装置线路跳闸判据由于没有考虑电流互感器二次残流的影响,直接影响了装置的正确判断。通过对电流互感器二次残余电流的理论分析,提出了改进目前稳控装置跳闸判据的措施,同时也对跳闸判据的合理应用提出了建议。     

基于故障点电压特性的同杆双回线自适应重合闸

提出了一种基于故障点电压特性的同杆双回线自适应重合闸技术。同杆双回线中故障相跳闸后,故障点电压可通过线路端电压和测距结果计算得出;不同故障类型下故障性质分别为瞬时性和永久性时,故障点电压呈现不同特性。针对接地故障类型,提出利用故障点电压幅值判断其故障性质的方法;针对跨线故障,提出利用不同回线跳开相故障点电压差判断其故障性质的方法。针对同杆双回线的所有故障类型提出了按时序重合的基本原则,并在重合过程中兼顾对相间故障性质进行判断。该方法考虑了同杆双回线可能出现的各种复杂故障类型,且判据不受互感耦合电压、故障位置及过渡电阻的影响,仿真实验表明判据准确可靠。     

基于本地电气量的无故障跳闸新判据的实验验证

基于稳定控制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,形成了基于本地电气量的无故障跳闸新判据,利用HYPERSIM实时数字仿真系统和物理动模系统通过UFV-200C型稳定控制装置对该判据的正确性、可靠性和有效性进行了验证。实验结果表明:基于新判据的稳控装置能可靠区分线路对侧跳闸和潮流转移过程。     

基于故障点电压实测的线路距离保护新方法

基于长线方程实时计算线路故障点电压,实现线路故障点电压准确测量。故障后沿线电压降落幅值呈现物理分布特性:保护区内故障时,保护安装处到故障点的电压降落幅值小于保护安装处到保护整定范围处的电压降落幅值;保护区外故障时,保护安装处到故障点的电压降落幅值大于保护安装处到保护整定范围处的电压降落幅值。基于此特性,提出一种线路距离保护新方法。该方法与方向元件配合使用,适用于单相接地故障和相间故障的整个故障过程的Ⅰ段保护,原理上消除了故障点电压的影响,具有良好的耐高阻和抗负荷电流影响的能力。PSCAD仿真分析和500 kV线路录波数据测试表明,该方法动作性能优于传统距离保护,具有良好的现场实用价值。     

输电线路潮流反向时的稳控判据改进

介绍了现有稳控装置线路对侧无故障跳闸判据,通过分析A电厂一台机组100%甩负荷试验跳闸后,220 k V洛基站220 k V福洛Ⅰ线、福洛Ⅱ线潮流反向时的稳控装置误动作事故,指出稳控装置采用基于阻抗角的线路对侧无故障跳闸判据存在误动作可能。提出了引入对侧开关信号量作为辅助判据、比较本线路和相邻线路功率变化量方向以及对只存在热稳问题的输电断面,通过检测是否有线路过载判断线路是否发生无故障跳闸三种方案,并通过实际事故数据和BPA计算验证上述三种方案,并对三种方案的优缺点进行了分析比较,推荐采用方案一,上述方案可以较好解决线路对侧无故障跳闸和潮流反向等未跳闸情况的识别问题。此外,还应加强稳控判据的入网测试。     

中性点经消弧线圈接地电网选线装置的设计

分析了中性点经消弧线圈接地电网发生单相接地故障时故障线路与非故障线路零序电流的分布特性,设计了基于INTEL80296和复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device)为主控单元的微机选线装置。该装置采用了一种新的接地选线的算法——电流融合算法,该算法将补偿电流与故障零序电流矢量求和,根据故障与非故障线路矢量和分布在不同区间作为选线判据。经现场运行证明,采用融合电流算法的选线装置选线准确性高,对单相高阻接地故障具有极高的灵敏度。     

基于故障相并联补偿电流变化特征的单相自适应重合闸

针对带并联电抗器的超高压输电线路,详细分析了发生单相瞬时及永久性故障时,故障相并联补偿电流自由分量的故障特征,并在此基础上提出一种利用并联补偿电流自由分量的变化特征进行故障识别的单相自适应重合闸新判据.永久性故障时,故障点一直存在,并联电抗器通过线路和故障点对地放电,自由分量呈现衰减趋唠;瞬时性故障时,二次电弧的熄灭和...     

特高压半波长交流输电系统断路器瞬态恢复电压特性研究

半波长输电线路特性与常规线路不同,在线路发生短路故障时,其断路器开断瞬态恢复电压(TRV)特性与常规线路有很大差别。为此,建立了特高压半波长交流输电系统仿真模型,研究了半波长线路在不同位置发生短路故障时,断路器开断的短路电流及TRV特性,分析了相关影响因素;研究了抑制半波长线路断路器TRV的措施。研究结果表明,半波长线路断路器开断短路电流特性和TRV特性受故障点位置影响较大,在距断路器2 500~3 000 km的远端发生接地故障时,断路器开断短路电流水平较高,可能超过断路器出口故障时的短路电流水平,断路器开断远端故障时的TRV的峰值和上升率均较高,超过了现有标准中断路器试验允许值。半波长线路沿线装设金属氧化物避雷器(MOA)后,MOA抑制了接地故障时的过电压,有助于降低TRV水平,但在部分位置故障时TRV仍然超过了允许值。采用沿线装设MOA和断路器装设分闸电阻的措施后,可以将特高压半波长线路断路器TRV限制在现有标准范围内。     

稳定控制装置特高压交流线路无故障跳闸判据的改进

以全电流为主要判断对象的传统无故障跳闸判据基于电流全量。当线路跳闸前的运行电流幅值与跳闸后的充电电流幅值相当时发生无故障跳闸,将不能可靠地识别出线路跳闸。提出安全稳定控制装置特高压交流线路无故障跳闸判据的改进方法,该判据以电流的有功分量作为主要判断对象,在线路跳闸后最大程度地滤除电流的无功分量。新判据在保持传统判据逻辑不变的基础上进行适应性升级,适用于跳闸前后全电流幅值变化不大的线路无故障跳闸的识别。理论分析及动模试验证明了判据的可靠性。     

一起小电流接地系统单相接地故障的分析

小电流接地系统发生单相接地故障时,为防止相间短路,必须尽快找到故障点,本文根据故障点特性,分析了分布于故障系统零序电压,零序电流,给出故障处发热功率,温度变化情况。分析结果表明,故障点处由于零序电压作用出现可用红外测试仪检测的发热,并给出了现场测试的实例说明这种探测方法是可行的。     

一种基于分布参数模型的线路相间距离保护方法

采用分布参数建模,利用保护区内故障时,保护整定范围处的操作电压滞后故障点电压,保护区外故障时,保护整定范围处的操作电压超前故障点电压这一性质构成判据,提出一种适用于超/特高压输电线路的相间距离保护方法。该方法物理模型采用分布参数模型,能精确地描述高压/超高压/特高压输电线路的物理特性,具有很好的抗分布电容电流影响的能力;该方法具有良好的抗过渡电阻的能力,可以保护到整定值附近,具有良好的保护范围,因此具有较好的动作特性。EMTDC软件仿真验证了该保护原理的正确性和有效性。     

考虑换相失败影响的交流线路单相故障性质判据

逆变侧交流线路电流幅值受直流换相失败影响在单相跳闸后出现短时波动,该波动范围会随着直流换相失败次数增加而增大,造成基于恢复电压幅值的传统单相故障性质判据发生误判。针对这一问题,首先搭建输电线路故障相等值模型,考虑直流换相失败对健全相电压的影响,推导出不同故障性质恢复电压阶段断开相电压时域表达式;其次根据断开相时域电压波形的差异性进行积分算法,提出基于时域电压积分的单相故障性质识别判据;最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建模型对所提判据进行验证。结果表明,该判据不受直流换相失败的影响,能够可靠判别故障性质,适用于换相失败及正常运行期间,算法简单,耐过渡电阻能力良好,具有一定的抗直流干扰能力。     

基于电压相量平面的单相高阻接地保护方案

针对经过渡电阻发生单相接地故障时电流差动保护灵敏性降低的问题,提出了一种基于电压相量平面的单相高阻接地保护方案。首先,利用保护安装处的序电流与故障点电流相位近似相等的特点,计算线路两端电流的夹角。然后,通过对线路两端电流的夹角实测值与计算值求取差值,得到单相接地保护相角差。最后,根据单相接地保护相角差在区内故障与区外故障的差异,构造了单相高阻接地故障的动作判据。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,该方案不受故障相别、过渡电阻、故障位置、运行工况等因素影响,能够准确地反映保护区内与区外故障,且具有很高的灵敏性和可靠性,可作为电流差动保护的有效补充。