地铁直流馈线微机保护装置的研制

分析了牵引馈线非金属性短路电流(尤其是电弧性短路电流)和机车过断电区充电电流的变化特征。采用电流上升率作为启动元件检测的主保护判据,并针对以上变化特征提出应用电流累积和监测作为保护判据,两者结合实现地铁直流馈线保护方案;并以该保护方案为基础开发出微机保护装置。     

直流牵引供电系统中控制保护装置的研制

区分机车起动电流和远端故障电流是直流牵引系统馈线保护的难点。阐述了传统的基于电流增量和电流变化率的保护原理,分析了其原理上的不足,并提出了基于导纳量的保护方案。还阐述了导纳增量保护和导纳上升率增量保护的判据各项定值整定的原则,并通过试验验证了导纳保护的优越性。在导纳保护原理的基础上,开发出直流牵引供电系统的控制保护装置。     

一种新型城市轨道交通馈线电流保护方法

在直流牵引供电系统中,机车的启动电流越来越大,机车启动过程越来越类似于非金属短路故障过程,多机车的启动过程越来越接近于中远端短路故障过程,使得直流馈线电流上升率及电流增量(DDL)保护发生拒动、误动的可能性增大。通过仿真分析了现有DDL保护的缺陷,提出了一种电流保护方法。该方法基于电流积分值、电流平均值和最大值的比值,可以区别机车启动电流和非金属短路故障电流,多列车同时启动电流和中远端短路电流,给出了整定值。仿真验证了该保护方法的可靠性。     

基于模型辨识的新型牵引供电系统直流馈线保护原理

基于双向换流器的柔性直流牵引供电系统中,直流线路故障电流上升速度极快,且机车启动同样会造成馈线电流快速增长,其暂态特征和远端故障电流相似,要求保护在极短时间内区分两者。对此,提出基于模型辨识的直流馈线保护方法,通过模型辨识原理求解时域微分方程,从而求解不同时刻的等效电阻,同时对所计算的等效电阻进行统计分布验证,并利用方差系数构造保护判据。所提方案能够在5 ms内准确区分故障电流和机车启动电流,实现保护的可靠动作。大量仿真结果表明,在过渡电阻为100 Ω的短路故障下保护依然能可靠动作,同时具有30 dB的抗噪声能力和100 μs的耐同步误差能力。     

基于AFB的地铁直流馈线保护算法研究

由于线路增长,行车密度增加等原因,地铁直流保护装置会出现误动、拒动的现象,设计更可靠的保护算法非常必要。研究分析了地铁直流牵引供电系统中主要的直流馈线保护方法,以电流上升率及电流增量保护为基础,提出一种基于电压电流变化量的地铁馈线保护新算法。应用AFB流程设计方法,实现了一种方便整定和修改的保护流程。通过仿真结果分析得出:这种新型保护算法能够快速精确地切除非金属接地和远端短路等故障,同时避开了列车启动电流的影响,切实可行。     

牵引供电新型异相短路保护原理的研究

在建立电弧模型的基础上,对异相电弧短路故障信号进行仿真分析,证明原有的馈线保护原理存在缺陷。对牵引供电系统异相电弧短路故障发生时,各相电压电流的谐波特点进行分析研究,提出了通过检测异相短路两供电臂间电压来确认异相短路发生时的低压保护方案。通过对轻、重载和单臂、双臂工况下发生异相电弧短路故障时的两供电臂间相间电压仿真,验证了该保护方案的正确性,有效性和可行性。这种保护方案可作为牵引网异相短路的主保护,并与牵引网馈线成套保护结合,组成牵引网完整的保护策略。     

牵引供电新型异相短路保护原理的研究

在建立电弧模型的基础上,对异相电弧短路故障信号进行仿真分析,证明原有的馈线保护原理存在缺陷.对牵引供电系统异相电弧短路故障发生时,各相电压电流的谐波特点进行分析研究,提出了通过检测异相短路两供电臂间电压来确认异相短路发生时的低压保护方案.通过对轻、重载和单臂、双臂工况下发生异相电弧短路故障时的两供电臂间相间电压仿真,验证了该保护方案的正确性,有效性和可行性.这种保护方案可作为牵引网异相短路的主保护,并与牵引网馈线成套保护结合,组成牵引网完整的保护策略.     

地铁直流牵引供电系统中的DDL保护

分析了地铁直流牵引供电系统中几种常用的馈线保护类型,发现现有的保护方法很难避免跳闸保护拒动或误动现象的发生,并且不能保护馈线的全长。以电流上升率保护和电流增量保护为基础,提出了一种新型的DDL保护方法及整定原则,并推导出了完整的动作方程。该方法有效地避开了列车启动电流的影响,不但可以迅速切除近端的短路故障,而且通过延时跳闸还可以切除远端短路故障。仿真结果表明该方法设计合理,切实可行。     

基于EWT能量熵的直流短路故障辨识

针对现有直流牵引供电系统短路故障辨识中列车过分段导致电流变化率和电流增量(DDL)保护误动作的问题,提出基于经验小波变换能量熵的方法识别列车过分段电流与远端短路故障电流。该方法采用经验小波将电流信号自适应地分解为多个紧支撑的经验模态函数,基于经验模态函数的能量权重构建能量熵,定量地描述了馈线电流信号的能量在时频分布的复杂性。采用大量列车过分段电流和远端短路电流数据对该方法进行验证,证明了该方法与DDL保护配合可以提高短路故障识别的正确率。     

考虑直流控制的直流输电线路短路电流变化特性研究

推导了考虑分布参数特性的直流线路固有短路电流时域解析表达式,指出在不考虑控制作用时固有短路电流随故障持续时间增加而逐渐上升,近距离故障时的短路电流大于远距离故障时的短路电流,符合短路电流发展的时间约束和物理边界条件约束。分析了直流控制对短路电流变化的影响,揭示了在控制作用下短路电流幅值的空间非单调变化特性和时间离散变化特性,突破了传统短路电流变化特性的认识局限。短路电流幅值的空间非单调特性使得直流线路保护电流变化量判据的保护特征量电气边界与输电线路物理边界不一致,时间离散性使得保护特征量电气边界随故障时刻呈锯齿状变化,在进行直流线路保护电流变化量判据的整定计算时应予以考虑。     

基于暂态电压比原理的直流配电网故障保护方案

由于直流配电网故障时短路电流呈现上升快、峰值大、过程短的基本特点,给故障的可靠识别和快速切除造成了困难。利用线路出口限流电抗器两侧电压的时域特性实现区内、外故障的可靠判别,提出了一种适用于直流配电网线路的继电保护方案,并通过单侧电气量保护与双侧电气量保护的配合实现了直流配电线路保护的速动性和选择性。该方案仅通过限流电抗器的暂态电压比即可实现对故障的快速检测、识别,不仅能满足直流电网对保护的要求,而且保护方案简单、易实现。大量仿真实例验证了保护方案的可行性,且具备较强的抗过渡电阻能力。     

考虑多DG接入的配电网自适应电流主保护方案

为解决多个分布式电源（DG）接入配电网后保护装置拒动、误动、灵敏度低的问题,提出了一种考虑多DG接入配电网的自适应电流主保护方案。首先建立PQ控制的IIDG模型,分析多DG接入影响。然后根据故障复合序分量的关系,求解在线路不同位置发生两相短路、三相短路故障时各保护安装处的正序电流,提出改进的自适应Ⅰ段电流保护方案;并基于不超过下级线路Ⅰ段电流保护最大保护范围提出改进的自适应Ⅱ段电流保护方案。最后在PSCAD上搭建含多DG的10kV配电网模型,仿真验证了所提方案不仅能够保护线路全长,且具有较高的灵敏度与可靠性。     

一二次配合的配电线路自适应重合闸

针对配电线路常规重合闸因重合前不能区分永久性和瞬时性故障可能造成多次短路冲击的问题,系统论述了基于一二次配合的配电线路自适应重合闸技术。介绍了基于一二次配合的配电线路自适应重合闸4种实现途径,即：限流试探法、电容放电试探法、脉冲试探法和载波试探法。分别论述了限流试探法串联型和并联型两种结构的工作原理以及技术特点,并给出限流阻抗典型参数。理论分析了电容试探法的回路放电特性及阻容参数的选取原则并给出了典型取值。指出脉冲试探法的关键在于分相快速开关的分闸速度和动作离散度,并建议了脉冲试探法下的阻抗参数识别方法实现原理。给出了载波试探法的信号频率及试探电压的选取原则以及典型值。     

环形直流微网短路故障分析及保护方法

以环形风电直流微网为研究对象,深入分析直流母线发生双极短路故障时电压源变流器(VSC)的故障特性,并据此提出以电流差动保护为主保护、欠电压保护为后备保护的环形直流微网故障定位与保护方案。该方案通过检测直流线路的输入、输出电流及其差动电流来定位和隔离故障线路,并配备欠电压后备保护以确保故障下直流微网系统的安全运行。基于MATLAB/Simulink对环形直流微网进行仿真研究以验证所提保护策略的可行性。仿真结果表明,在线路发生双极短路故障时,保护系统能够根据线路差动电流值做出快速响应,从而实现了直流微网系统短路故障的定位和隔离。     

电气主设备纵差保护的进展

根据比率制动式纵差保护在运行中提出的问题 ,主要是电流互感器在外部短路暂态过程中造成的纵差保护不平衡电流增大和饱和效应使制动电流减少 ,可能产生误动作 ,发电机或变压器绕组短路时一侧可能存在不大的流出电流会影响保护动作的灵敏性 ,甚或造成保护拒动 ,这种流出电流可能是负荷电流 ,也可能是由短路安匝对健全绕组的互感所引起的感应电流。作者吸取国内外先进经验 ,结合主设备内部故障的分析建议推广标积制动原理的比率制动或纵差保护新方案     

基于故障稳态分量的含DG配电网自适应方向电流保护方案

针对分布式电源(DG)大量接入配电网后保护可靠性低的问题,提出一种基于故障稳态分量的自适应方向电流保护方案。分析不同类型DG的故障暂态特性以及故障等值方法,计算系统短路电流所含分量,并揭示短路电流三相分量之间的关系。在此基础上,根据故障边界条件,获取系统故障稳态分量,再结合保护安装处的测量电压及测量电流,计算保护背侧等值电压和等值阻抗,构造不同故障类型下自适应方向电流保护判据。仿真结果表明该方案不受DG类型、DG出力以及系统运行方式影响,并能有效地防止电压跌落引起的延时保护拒动。     

变压器保护新原理

变压器通常采用纵差动保护作为主保护,纵差动保护会受到励磁涌流的影响而误动作。目前已有很多识别励磁涌流的方法,但都有其局限性,不能绝对可靠地区分励磁涌流和空投于故障变压器的短路电流。该文提出了一种不受空投时励磁涌流影响的变压器差动保护原理,并用阻抗原理反应空投于内部故障。这种保护配置在内部故障时有很高的灵敏度,在外部故障时又有很强的制动作用,不反映空投时的励磁涌流,却能反映变压器空载合闸时有故障的情况,解决了变压器差动保护的难题。     

利用暂态电流的谐振接地电网故障选线自适应新方法

谐振接地系统(NES)发生单相接地故障时,由于故障电流小及接地点电弧不稳定等原因,其零序故障电流准确获取和定值整定困难,使其故障线路的检出仍是难题。在分析小电流接地系统单相电弧接地故障时各线路零序暂态电流特征的基础上,提出一种基于暂态电流的故障选线自适应方法。利用所有健全线路暂态电流与故障线路暂态电流之差为最小值的原理,构成故障选线算法。新方法不仅能消除故障电流小和接地点电弧不稳定影响,而且还能在短线故障时,克服健全长线电容电流的影响,有很强的抗干扰能力,毋需整定,不涉及极性和方向的判断,具有自适应性,可大大改善保护对故障线路检出性能。大量的数字仿真结果表明,该方法有效。