含统一潮流控制器线路的自适应距离保护研究

介绍了统一潮流控制器（UPFC）的工作原理,分析了故障状态下UPFC对测量阻抗的影响,提出了接地短路的自适应保护和相间短路的自适应保护两种自适应解决方案,并进行了试验验证。结果表明两种方案在短路故障后均能使保护正确动作,克服了在含UPFC装置的后端线路发生故障时传统的距离保护可能拒动的影响,使得距离保护能正确反映各短路...     

针对新能源场站送出线两相短路的负序阻抗重构距离保护

受逆变器控制策略影响,逆变型新能源场站短路电流呈现幅值受限和相位受控特性。新能源场站送出线路及其下级线路发生两相短路故障时,送出线路逆变侧距离保护存在拒动和误动风险。文中提出适用于逆变电源的负序阻抗重构策略,使新能源场站在两相短路故障期间能够表现出恒定的负序阻抗角。在负序阻抗重构策略的配合下,附加阻抗角能够通过本地测量值准确求取,根据所求附加阻抗角自适应调整距离保护动作区域,提出负序阻抗重构距离保护方案。所提保护方案能够有效避免逆变侧距离保护在区内外非金属性两相短路故障下的拒动和误动,适应不同的新能源场站无功支撑策略。测试结果表明所提保护方案可以准确识别区内外非金属性两相短路故障。     

STATCOM不对称控制策略下线路距离保护测量阻抗的改进算法

在电网三相电压不对称时,采用不对称控制策略能够保证静止同步补偿器（STATCOM）安全,实现良好的电压控制效果。针对较为复杂的单回并补双回线路,分析了线路短路后距离保护动作条件,证实采用不对称控制策略的STATCOM可能引起故障相保护拒动及非故障相保护误动。计及STATCOM注入电流,改进了故障测距算法。将故障距离值与线路正序阻抗配合,修正距离保护测量阻抗值。仿真结果验证了所提算法能够保证距离保护正确动作,避免接入STATCOM后重新整定距离保护。     

基于模型识别光伏接入配电网线路纵联保护研究

光伏因受外界环境因素影响,输出功率存在间歇性和波动性。分布式光伏系统接入配电网会导致部分线路电流保护误动、拒动和灵敏度下降问题。在分析分布式光伏接入配电网故障特征的基础上,基于参数辨识理论对模型识别纵联保护原理进行改进与优化,提出光伏接入配电网线路保护判据。改进后的模型识别纵联保护方法将线路区外、区内故障均等效为不同的电感电路模型,根据线路故障时内、外部模型误差大小来区分区内、区外故障。通过PSACD/EMTDC仿真验证,该方法有效克服了光伏接入配电网分支电流的影响并且能够快速、准确地动作,从而验证了将模型识别纵联保护原理应用在光伏接入配电网线路保护的正确性和有效性。     

新能源经柔直送出场景下功角变化导致比相式距离保护不正确动作机制分析

新能源电源经柔性直流输电线路接入交流系统已经成为电力系统中的典型场景。以基于模块化多电平换流器的柔性直流(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)受端交流线路配置的正序电压为极化电压的比相式距离保护为研究对象,结合受端换流器的控制策略,分析了新能源经柔性高压直送出系统中柔直受端交流线路发生短路故障场景下该保护的适应性:在发生相间金属性短路故障情况下,距离保护存在区内短路拒动以及反向区外短路误动的风险。为探究保护不正确动作机制,首先在电压平面上分析了参量变化对距离保护动作行为的影响,揭示了距离保护内在的系统功角与短路容量约束,推导了距离保护正确动作的功角边界。通过将柔直侧系统进行合理等值,受端交流线路发生相间金属性短路故障后,受端换流器控制策略使得系统等值功角增大,距离保护特性位于动作边界,存在拒动/误动风险。利用RTDS建立了风电经柔直送出系统的仿真模型,分析了受端交流线路故障后系统的等值功角特征,验证了距离保护的不正确动作特性。     

零序电抗继电器区外高阻接地误动问题的解决方案

分析了传统零序电抗继电器的动作性能,其动作特性具有随运行方式和过渡电阻变化的自适应性能,因此具有很好的耐受过渡电阻能力,但受电侧零序电抗继电器存在区外高阻接地故障时保护误动的问题。在分析了保护误动原因的基础上,提出了一种通过增加辅助姆欧阻抗继电器的解决方案。该方案解决了区外高阻接地故障时零序电抗继电器保护误动的问题,且同时在区内故障时具有较好的耐受过渡电阻能力,理论分析和仿真结果验证了该方案的有效性。     

方向阻抗元件在背后经小阻抗发生短路时工作状态分析

前言 我们对方向阻抗元件提出的基本要求是被保护线路正向区内短路时应可靠动作,背后短路时应可靠不动。 实践表明,在背后发生短路时方向阻抗元件有误动的可能,特别是在电网频率变动的情况下,极化回路不能正确的调谐,更增加了误动的可能性。为了能使距离保护装置能可靠的工作,应充分估计这种可能性,并应找出相应的对策。 本文的分析工作是配合东北地区500KV线路保护的研制工作进行的,其目的是从分析在短路过程中方向阻抗元件实际动作特性入手,找出一些防止背后短路时方向阻抗元件误动的想法与措施。 由于背后经小阻抗短路时比较严重,而它在实际电力系统中是会发生的,所以本文重点分析这种短路状态。     

一种解决三相故障失去方向性的实用判据

电力系统线路经小电阻短路时,可能导致距离继电器区外超越以及在背后母线三相经小电阻短路时误动。以阻抗圆继电器为例在阻抗平面上分析了由于过渡电阻引起区外超越和反方向误动的原因,并在电压平面上用向量图对比分析了用不同极化电压形成动作圆时过渡电阻对它产生的影响,在其基础上提出了一种解决这种区外误动实用方法,即用相位突变量距离继电器防止记忆电压消失后阻抗继电器失去方向性的问题,从向量图分析可以看出这种方法是可行的,并且装置的动模试验结果也验证了其可行性。     

一种解决三相故障失去方向性的实用判据

电力系统线路经小电阻短路时,可能导致距离继电器区外超越以及在背后母线三相经小电阻短路时误动.以阻抗圆继电器为例在阻抗平面上分析了由于过渡电阻引起区外超越和反方向误动的原因,并在电压平面上用向量图对比分析了用不同极化电压形成动作圆时过渡电阻对它产生的影响,在其基础上提出了一种解决这种区外误动实用方法,即用相位突变量距离继电器防止记忆电压消失后阻抗继电器失去方向性的问题,从向量图分析可以看出这种方法是可行的,并且装置的动模试验结果也验证了其可行性.     

光伏场站送出线路采样值差动保护的谐波影响分析及改进

光伏场站通过逆变器并网,受逆变器控制策略影响,当送出线路故障时光伏场站提供的短路电流中谐波含量明显高于系统侧,其中又以3次谐波含量最高。通过对场站侧短路电流中含有3次谐波、系统侧短路电流不含3次谐波的模型进行定量分析,发现3次谐波对送出线路的采样值差动保护产生了极为不利的影响,导致采样值差动保护的固有模糊区显著增大,从而引起采样值差动保护应用于光伏场站送出线路时性能下降,甚至会出现区外故障误动、区内故障灵敏度下降的严重问题。针对该问题,提出一种改进保护方案,仍以采样值差动判据为主判据,仅在采样值差动判据的模糊区投入基于斯皮尔曼等级相关系数判据作为辅助判据。通过在PSCAD中搭建典型的光伏场站送出线路模型,验证了所提改进保护方案的有效性。     

含光伏电站的并网系统线路故障测距研究

含有基于正序控制的光伏电站并网系统在发生单相短路故障时,对光伏电站外部和内部故障两种情形分别进行研究,提出了各自适应的故障测距算法。针对光伏电站外部故障,仅利用光伏电站对端系统的电气量信息,推导出了故障距离的解析表达式,该方法不受对端系统阻抗变化的影响。对于光伏电站内部汇集线路故障,利用双端系统的电气量信息,推导出故障距离的解析表达式,不存在伪根问题,计算量小,无需搜索和迭代,鲁棒性强。MATLAB仿真结果表明,在光伏电站外部和内部故障两种情况下,所提方法均能够有效定位故障点,且不受过渡电阻的影响,测距精度高。     

基于特征谐波电流积分比值的HVDC整流站保护优化方案

针对现有高压直流输电(HVDC)系统换流站保护在区外交流系统故障时误动作的问题,提出了基于特征谐波电流积分比值的HVDC整流站保护优化方案.此方案利用换流变压器一次侧与送端交流线路的特征谐波电流积分比值来识别整流站区内外故障.当发生整流站区内故障时,该比值大于1;当发生整流站区外故障时,该比值小于1.进而考虑整流站保护...     

逆变式电源接入下的配电网自适应距离保护方案

以光伏、储能为代表的逆变式电源(inverter interfaced distributed generator, IIDG)大量接入配电网,使得传统距离保护受到巨大干扰,同时存在拒动或误动的风险。针对此问题,分析了含IIDG配电网不同类型故障下的复合序网,利用IIDG侧正序故障分量求取不同故障下的附加阻抗角。结合故障下阻抗的复平面关系,计算线路故障位置对应的短路阻抗,得到了一种真实短路阻抗求解办法。提出了一种适用于逆变式电源接入下的自适应距离保护方案。该方案求解过程利用IIDG侧单端电气量,解决了距离保护受IIDG故障输出受控特性和过渡电阻影响的问题,在有效降低配网通信成本的同时不受故障位置变化的影响。通过实时数字仿真器(real time digital simulator, RTDS)对该保护方案进行了验证,结果表明其在不同类型故障下都有较好的选择性和可靠性。     

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.     

（18期已排）一种光伏电站送出线路自适应距离保护方法

针对光伏电站送出线路光伏电站侧距离保护受过渡电阻影响的问题,提出一种自适应距离保护方法。分析比较了过渡电阻对传统双侧电源线路和对光伏电站送出线路距离保护的影响不同原理,根据过渡电阻影响距离保护测量阻抗偏移相量图的几何关系推导出了一种新的自适应保护判据,该判据加入了自适应整定系数,且自适应整定系数仅依赖于附加阻抗倾斜角的获得。通过公式推导获得了倾斜角与故障线路两侧电流幅值比和相位差的函数关系,从而提出一种光伏电站送出线路自适应距离保护方法。最后,在Dig SILENT/Power Factory软件中仿真对比了传统距离保护和改进距离保护下不同故障类型下光伏电站侧距离保护动作情况。仿真分析结果显示,所提方法极大地改善了过渡电阻对光伏电站送出线路距离保护的影响,从而验证了所提方法的可行性。     

混压同塔四回线跨电压不接地故障下的距离保护适应性分析

混压同塔多回线输电方式因其具有传输容量大、占用土地资源少等优势,在国内外得以较多应用。两个不同电压等级线路间的跨电压故障是混压同塔输电方式下的一种常见故障形式,已有文献开展了跨电压接地故障对距离保护的影响研究。但对于跨电压不接地故障,因其分析更为复杂,尚未见相关研究。以跨电压不接地故障为研究对象,分析了其对接地距离保护和相间距离保护的影响。基于复合序网的混压同塔多回线跨电压故障分析方法,计算分析了跨电压不接地故障时测量阻抗的变化规律,得出其大小与故障点位置和两不同电压系统特殊相电源相角差有关的结论,并进一步指出其与接地故障下的测量阻抗区别及其原因。同时对非完全故障相的相间距离保护的动作情况进行了讨论,指出其存在误动的可能性。最后,在PSCAD中构建了500 kV/220 kV混压同塔四回输电线路模型,通过大量仿真实验,验证了理论分析的正确性。     

接地距离继电器的误动分析及改进

分析了作为输电线路接地故障保护的接地距离继电器的动作性能;研究了在相邻线路发生接地故障且本线路无零序电流的情况下,本线路接地距离继电器误动的现象及原因,以及本线路区外相间故障时接地距离继电器受负荷电流影响发生误动的现象及原因;提出了比例特性的零序电流闭锁方案.实时数字仿真器(RTDS)仿真验证了理论分析的正确性及所述方法的有效性.     

电动汽车充放电站的短路故障分析与保护

电动汽车充放电站的功率在电力系统中占有的比重逐渐增大,其站内故障特性与保护控制策略对充放电站及其所在配电网的安全运行十分重要。针对典型直流充放电站,首先介绍了其拓扑结构及AC/DC换流器和DC/DC变换器的结构与控制策略。然后深入分析研究站内发生交流进线三相短路和直流极间短路故障时的动态过程,总结其故障特征并推导出故障电压电流的计算方法。同时在PSCAD/EMTDC中搭建相应仿真模型,验证了分析的正确性。最后对充放电站进行了保护配置分析。     

3/2开关接线方式下基于能量制动的抗电流互感器饱和措施

结合一起3/2开关接线方式下,发生区外故障时由于电流互感器(TA)饱和导致差动保护误动作的案例,分析了3/2开关接线方式下TA饱和对比例电流差动保护的影响,得出了基于差动量和制动量比例制动特性的电流差动保护在区外故障出现TA饱和时动作概率会很大的结论。根据在TA线性传变区内差动电流和制动电流能够正确反映区内外故障的思想,提出了基于能量制动的抗TA饱和措施,并且针对3/2开关接线方式下的特殊电气结构,提出了在该接线方式下的一种新的制动能量表达方式,能够对由于区外故障导致的TA饱和进行可靠识别并闭锁差动保护。仿真分析表明,针对3/2接线方式下可能出现的TA饱和现象,提出的抗TA饱和措施能够显著提升电流差动保护的抗TA饱和性能。     

一种基于HHT的光伏并网发电系统保护方法

当光伏发电系统所连电网发生短路故障时,光伏电源的故障电流会发生暂态突变,但由于逆变器控制电路的保护作用,短路电流的幅值较小,因而传统的保护方法对光伏并网发电系统不一定适用。为寻求适合光伏并网发电系统的保护方法,建立了基于PSCAD/EMTDC的光伏并网发电系统仿真模型,对其短路电流的特性进行了仿真分析,利用希尔伯特-黄变换(HHT)对故障电流的波形进行分解,提出一种基于HHT的光伏并网发电系统保护方法,并进行了算例分析。结果表明,在含有光伏发电的电网发生短路故障时,该保护方法具有一定的有效性和可行性。