不同电流互感器混用对线路差动保护的影响及对策的研究

分析了电磁式电流互感器和电子式电流互感器暂态特性的差异,提出了采用差分虚拟制动CT饱和开放的办法来解决不同互感器混用时线路光纤差动保护饱和误开放的问题。该方法能够有效解决因暂态传递特性不一致引起的饱和误开放问题。此外由于电子互感器二次时间常数与常规互感器有较大差异,导致在故障切除后电子互感器侧电流拖尾,会造成开关跳开后线路保护仍计算有差流,同时保护各侧电流互感器的二次电流衰减时间常数不一致也存在导致差动保护在区外故障电流切除时误动作。提出使用全周差分傅氏计算保护跳开相的电流,以避免造成线路保护跳令不能及时收回导致误启动失灵以及区外故障切除引起差动误动的问题。     

基于双端电流波形相关度识别的线路零序差动保护启动元件

对一起线路保护误动案例的分析结果表明:若某侧电流互感器在区外故障时发生轻微暂态饱和,因其电流波形畸变不明显使饱和判据失效,零序差动保护容易误动作。为解决这一问题,对三相电流互感器的暂态饱和特性进行了分析,得到了暂态饱和时间与故障角、故障电流的关系,并采用迭代方法计算出进入饱和的最小时间和使电流互感器饱和的最小全偏移故障电流。在此基础上,以两端零序电流作为识别对象对电流互感器饱和状态进行鉴别,构建了改进的零序差动保护启动元件。在电流互感器有剩磁和无剩磁工况下对各种故障进行了仿真,结果表明该启动元件可大幅提高零序差动保护动作的准确率,证明了其可行性和有效性。     

一种特高压3/2接线纵差保护抗电流互感器饱和措施

特高压长线路3/2接线侧母线附近区外故障时2个分电流互感器都有可能饱和,使引入2个电流互感器和电流的相量差动保护遇到了较大困难.提出了一种实用抗电流互感器饱和措施,采用低电压启动判据筛选出可能引起电流互感器饱和的3/2接线侧母线附近的区内和区外故障,然后根据短数据窗电流不饱和的特点,采用适当的定值区分3/2接线侧母线附近区内故障差流和区外故障分布电容电流,从而通过闭锁防止区外故障因饱和误动.该方法已在实验样机中得到应用,并成功地通过保护动模试验.     

电磁式/光电式电流互感器混用对线路差动保护分析

为了降低电流互感器的在信号传输过程中出现保护误动作的概率,针对电磁式/光电式电流互感器混用对线路差动保护进行分析。仿真分析得到:为两侧配备相同的电流互感器时,所有重合闸操作都无法控制差动继电器完成动作。分别为两侧配备光电式电流互感器和电磁式电流互感器的情况下,如果出现区内故障,则保护依然能够完成正常动作;出现区外故障与断路器重合闸操作时,差动保护都可以进行动作。出现继电器跳闸现象时,电流将表现出显著的饱和特点。由于整定值提高后容易引起差动保护的拒动现象,因此需要通过其它方法来处理外部故障差动保护的误动作。     

基于虚拟阻抗模型的电流互感器饱和判据

提出一种虚拟阻抗模型的电流互感器饱和判别方法,它可以有效地识别区内外故障因电流互感器(TA)饱和对差动保护的影响。在电力系统的线路、母线、主设备等一些差动保护中,区外故障时,在大的短路电流作用下TA饱和容易造成保护误动。基于RL模型的短数据窗算法可以测得保护安装点的二次等效系统阻抗,它可以等效到在系统故障增量模型中虚拟一条阻抗支路。区内外故障TA饱和时,该支路虚拟阻抗会发生明显的变化。分析该阻抗在TA饱和与否情况下的变化规律,利用这种变化规律可以可靠、灵敏地判别出区内外故障TA饱和,是否闭锁差动保护,提高差动保护的可靠性。     

一种基于Hausdorff距离算法的电流互感器饱和识别策略

为解决电流互感器(TA)饱和导致的线路电流差动保护误动问题,提出一种基于Hausdorff距离算法的电流互感器饱和识别策略。首先,分析了电流互感器的饱和特性,指出现有饱和识别方法的问题。然后,基于电流互感器正常电流波形和饱和电流波形的特征,引入了在几何建模、图像识别等领域广泛应用的Hausdorff距离算法,提出了TA饱和识别判据,该判据能在线路区外故障发生互感器饱和时可靠闭锁电流差动保护,在区内故障时可靠不动作。理论分析和基于PSCAD的仿真结果表明,所提TA饱和识别策略能有效识别不同程度的电流互感器饱和,识别快速且准确性较高,具有一定的工程借鉴意义。     

CT饱和影响因素及其对差动保护的影响分析

CT饱和对差动保护正确动作有着不利的影响。首先基于Lucas电流互感器模型,研究了电流互感器多种饱和影响因素,随后建立电流互感器一致测试数字仿真系统,分析高低压端电流互感器不一致对保护装置的影响。结果表明,短路电流交流基波分量、一次侧直流衰减分量、二次负载等因素均会影响CT饱和二次电流波形;在区内故障时,无论仿真AB端左右两侧是电磁式互感器还是电子式互感器,差动保护均能可靠动作,但在区外故障时,电磁式、电子式混用会导致差动保护误动作。该研究结果可为电流互感器的使用配置提供可靠依据,有利于防止电流互感器发生饱和致使保护装置误动或拒动。     

基于暂态拟合制动特性的发电机差动保护算法

从电流互感器饱和励磁电流和发电机差动保护工作点随时间变化特点分析入手,提出了一种基于暂态拟合制动特性原理的差动保护算法。算法通过拟合电流互感器饱和时差动不平衡电流随时间变化规律得到制动曲线斜率K随时间变化曲线,给出了初始K值曲线表达式及初始K值曲线的调整方法。该制动特性既反映了电流互感器饱和暂态过程引起的差动不平衡电流随时间变化的规律,又兼顾电流互感器正常传变时的稳态误差,使得保护动作门槛值在区外故障电流互感器饱和暂态过程中能够包络差动不平衡电流,增加了保护的可靠性。同时电流互感器正常线性传变时间段K值曲线的值可低于传统比率制动差动保护制动曲线斜率值,保护更加灵敏。理论分析和仿真结果表明,算法比传统比率制动差动保护有更好的区外故障抗电流互感器饱和能力和区内故障的灵敏性。     

一种能改善差动保护性能的辅助电流互感器

由于微机保护的大量应用,辅助电流互感器的性能优劣直接影响保护动作结果。文中提出一种新型辅助电流互感器,利用其易饱和的特性来提高差动保护躲越区外故障能力,通过对各种保护动作行为的分析,从数学和物理概念两方面证明其不但能改善差动保护在区外故障时的特性,而且不影响区内故障灵敏度,完全可以代替全线性辅助电流互感器。     

一种能改善差动保护性能的辅助电流互感器

由于微机保护的大量应用,辅助电流互感器的性能优劣直接影响保护动作结果.文中提出一种新型辅助电流互感器,利用其易饱和的特性来提高差动保护躲越区外故障能力,通过对各种保护动作行为的分析,从数学和物理概念两方面证明其不但能改善差动保护在区外故障时的特性,而且不影响区内故障灵敏度,完全可以代替全线性辅助电流互感器.     

切除外部故障时电流互感器局部暂态饱和对变压器差动保护的影响及对策

针对近年来相继出现的变压器差动保护在外部故障切除时发生误动的现象，研究了TA(电流互感器)局部暂态饱和的物理现象和TA局部暂态饱和的数学模型。通过模型仿真、实验室小TA的试验、现场误动录波数据的分析，指出TA工作在饱和点附近的小工频电流传变是引起差动保护误动的根本原因，此时差动保护因制动量小而非常灵敏，如果处理不当可能会导致差动保护的误动，同时分析出TA在较长时间的非周期分量作用下(如和应涌流、穿越性涌流等)，即使只是带负荷电流，也会出现局部暂态饱和现象。针对此问题提出了基于反时限特性的电流差动保护方案，该方法能有效地防止因外部故障切除TA局部暂态饱和引起的差动保护误动。     

基于余弦相似度的新能源场站T接型送出线路纵联保护

新能源场站T接型线路保护受新能源电源短路电流幅值受限、畸变的故障特征以及T接型线路拓扑影响,传统电流相量差动保护不能同时满足区外故障可靠性与区内故障灵敏性,存在误、拒动风险。因此,在分析T接型线路对基于余弦相似度纵联保护主判据影响的基础上,提出了基于余弦相似度特征判据的T接型线路纵联保护。综合考虑了电流互感器饱和、发展性故障与电流互感器二次侧断线的影响,研究了相应辅助判据。仿真结果表明,所提保护原理能够在新能源场站T接型线路中可靠识别区内外故障,并应对电流互感器饱和与发展性故障场景,且在常规采样频率下动作性能良好,适应不同类型新能源场站的故障特征。现场数据验证了所提新原理保护的有效性。     

一种基于相位相关电流差动的站域后备保护算法

传统站域电流差动后备保护,存在当比率系数单调变化时,区内区外故障的灵敏性呈现相斥变化的缺点;以及在区外故障CT饱和情况下保护误动的弊端。为了克服上述缺点,提出了相位相关电流差动的站域后备保护算法。理论分析表明其随着比率系数的单调增加,在区内与区外故障灵敏性都增加;而随着接地电阻的增大,其相较传统差动灵敏性提高;同时其还能克服传统站域电流差动在区外故障CT饱和情况下保护误动的缺点。最后利用PSCAD软件搭建了站域模型,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于小矢量算法的自适应椭圆制动特性变压器差动保护

随着高压、超高压变压器的应用，采用半周或全周数据窗计算方法的传统差动保护，动作时间往往会达到30 ms 以上，已经无法满足快速动作的要求。区外故障时，初始暂态分量、CT饱和以及谐波的影响，使不平衡电流增大，差动保护容易误动。采用小矢量变数据窗的计算方法，同时考虑到区外故障因CT饱和或谐波以及暂态电流等影响使电流波形畸变，自动修复制动电流因波形畸变造成实际电流和估算电流计算的误差，在传统比率制动差动保护的基础上，用椭圆制动特性来描述差动保护。区内故障时，动作时间在10~15 ms左右，同时有效的防止了区外故障时或区外故障切除时保护的误动。仿真和试验证明，采用补偿波形畸变的小矢量算法自适应椭圆制动特性，提高差动保护的可靠性和灵敏性，较之传统比率差动保护具有明显优越性和实用性。     

一种超高压输电线路自适应分相电流差动保护新原理研究

根据分相电流差动保护的基本判据。分析线路两端电流量幅值和相位对保护动作特性的影响．提出一种制动系数自适应于线路两端电流量幅值之比的分相电流差动保护新原理。按照穿越性电流对差动保护进行制动的传统方法忽略了线路两端电流量幅值之比对保护动作特性的影响。新原理则充分考虑了这一影响。理论分析和动模试验数据表明,采用该新原理可以增加分相电流差动保护抗电流互感器饱和能力。有效提高保护反映区内、外故障的总体性能。     

变压器外部故障切除后差动保护误动原因及防止对策

针对近年来相继出现的变压器差动保护在外部故障切除后发生误动的现象,研究了电流互感器(current transformer,CT)饱和以及Y/D接线变压器补偿方式对差动保护的影响。通过理论分析与仿真研究发现,变压器外部故障切除后CT发生局部暂态饱和时,由于只传变工频周期分量,误差很小,不足以引起差动保护误动。如果变压器一侧CT发生超饱和,而另一侧CT能正确传变时,由于两侧CT传变特性不一致可能引起差动保护误动;另外变压器Y侧电流的相位补偿也容易引起差动保护误动。通过对保护误动时的动作轨迹的分析,提出利用分区延时法以防止差动保护误动。通过大量的仿真实验,证明该方法既能保证差动保护在内部故障时的速动性,也能保证在外部故障切除后不误动。     

一种利用小波原理防止变压器差动保护误动的新算法

外部短路时,由于电流互感器（CT）饱和所引起的暂态不平衡电流造成的变压器差动保护误动作,一直是变压器差动保护中的一大技术难题。作者从理论上分析和证明了在外部发生短路故障时,电流互感器不会立即饱和,暂态不平衡电流也不会立即出现的现象,并提出了一种应用小波变换原理提取故障暂态特性,准确检测故障发生时间,利用“时差法”来有效地防止变压器变动保护因外部短路引起的不平衡电流造成误动作的新算法。     

基于幅相平面的三区域差动保护方法

在幅相平面上对双端差动保护进行分析,传统的全电流差动保护灵敏性较低且与安全性存在矛盾。为使之兼具灵敏性与安全性,充分利用了不同故障时的两端电流相对幅相关系,提出将整个幅相平面划分为包含制动区、模糊区以及动作区的三区域差动保护方法,并利用短数据窗小矢量算法计算差动电流与制动电流来区分模糊区时为区外故障电流互感器(TA)饱和还是区内高阻故障。当为区内高阻故障时,保护可灵敏动作。该方法不仅解决了传统电流差动保护判据灵敏性与安全性间存在矛盾的问题,同时具有在区外转区内故障时不受TA饱和闭锁时间的影响而快速动作的优点。最后,由仿真验证了所提方案的有效性。     

基于横差模电流暂态能量的同杆双回线保护方案

利用同杆双回线内部故障和外部故障的特点,构成了能准确区分区内、区外故障的速动保护方案。将同杆双回线各回线故障后的电流量分解为不同频段上的暂态信息和稳态信息,得到故障后电流的暂态特征,利用暂态特征的差值构成基于横差模电流暂态能量的保护方案,利用相继动作方法可迅速切除同杆双回线内部的各种故障。保护的灵敏度不受过渡电阻、雷击、故障类型、负荷电流、系统运行方式等因素的影响。此外,由于保护的数据窗很短,电压互感器、电流互感器的传变特性对保护的性能没有影响。