小电流接地系统自适应单相接地保护方案

针对国内外在小电流接地系统中单相接地保护方法,提出了一种新的基于零序电流补偿的零序过电压保护方案,其基本保护采用零序过电压保护,动作时间采用反时限特性:在分析接地故障零序暂态电流分布特点的基础上,利用线路的零序电流暂态有效值与一个可整定的补偿电抗相乘,形成补偿电压,并与零序电压幅值合成复合补偿电压,利用该电压对基本的反时限动作特性曲线进行修正,实现选择性保护。仿真实验验证了算法的有效性。     

同塔双回线纵向故障特征分析及零序方向保护改进

同塔双回线在发生不对称纵向故障时,由于负荷电流的转移,健全线路上会流过较大的不平衡电流,可能导致健全线路上带零序电压补偿的纵联零序方向元件误动。分析了同塔双回线纵向故障时零序、负序分量的特征,阐释了单相故障跳闸后健全线路上带零序电压补偿的零序方向保护误动的机理,并且提出了利用单回线负序分量信息的保护改进方法。在零序电流达到门槛值而零序电压不足时,引入负序电流门槛来判断是否启动零序电压补偿,并结合带负序电压补偿的负序方向元件来判断故障方向。仿真结果表明,所提方法在相邻线路发生不对称纵向故障时能有效闭锁本线路的方向保护,防止保护误动作;在本线路靠近对侧发生接地故障,本侧零序电压较低的情况下改进的零序方向保护有较高的灵敏度,能够可靠动作。     

平行双回线对反时限零序电流保护的影响及改进算法

在平行双回线内部发生接地故障时,反时限零序电流保护可能会出现误动,靠近故障端的保护速动性较差,故障线路两端的保护动作存在配合程度低,且灵敏度低的问题。为解决平行双回线对反时限零序电流保护的影响,提出改进算法,通过改变时间整定系数,使反时限特性曲线上下移动,从而配合其他曲线实现反时限零序电流的保护,解决平行双回线反时限零序电流保护误动问题。设定延时时间,提高保护选择性动作的正确性,确保快速切除接地故障。通过对比实验验证改进算法的有效性,结果表明,平行双回线出现接地故障时,研究算法可以有效减少反时限零序电流保护误动情况,增强保护速动性,实现故障保护选择性动作的灵敏配合。     

配电网全线相继速动保护新方案

针对传统三段式保护的保护范围小、动作时限长的缺点，本文提出了一种基于小波变换理论的全线相继速动新方案。该方案用db小波提取故障后线路对侧断路器跳闸时本侧零序电流与负序电流之和上产生的突变；并判断对侧断路器跳闸稳态后本侧零序和负序电流幅值是否小于定值以区分本线路末端与下条线路出口的故障，作为本侧保护加速动作的依据。大量的ATP仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于小波理论的全线相继速动保护方案

针对传统中低压系统三段式保护的保护范围小、动作时限长的缺点，提出了一种基于小波变换理论的全线相继速动保护新方案。该方案用此小波提取故障后线路对侧断路器跳闸时本侧零序电流与负序电流之和产生的突变；并判断对侧断路器跳闸稳态后本侧零序和负序电流幅值是否小于定值，以区分本线路末端与下条线路出口的故障，作为本侧保护加速动作的依据。大量的ATP仿真结果证明了该方法的有效性。     

互感引起的零序方向保护误动分析与对策

某220 kV线路高频零序方向保护在区外故障时误动,保护动作前的电压波形存在明显畸变。通过对电压波形进行谐波分析,发现电容式电压互感器（CVT）暂态特性持续时间比较短,一般在5~10 ms,而零序方向保护动作出口在20 ms以后,从而排除了CVT暂态特性不良引起零序方向保护误动的可能性。同时根据线路两侧零序电压、零序电流及零序阻抗,计算出线路上存在感应电压,从而确认相邻线路互感是导致零序方向保护误判的原因,并有针对性地提出负序电流开放零序方向保护的改进措施。     

对输电线反时限零序电流保护选择性的分析

通过对接地故障零序电流分布的分析,讨论了特殊电网方式下输电线零序反时限电流保护不能保证选择性的问题。即在某些情况下,相邻线路中的零序电流不一定小于故障线中的零序电流。从而可能造成相邻线路反时限零序保护的误动,即使考虑相继动作也不能保证其选择性。作为零序保护简化的一种选择,宜在反时限特性中增加一段附加延时,将反时限零序保护作为接地距离保护的补充,用以反应高阻接地故障。     

对输电线反时限零序电流保护选择性的分析

通过对接地故障零序电流分布的分析,讨论了特殊电网方式下输电线零序反时限电流保护不能保证选择性的问题.即在某些情况下,相邻线路中的零序电流不一定小于故障线中的零序电流.从而可能造成相邻线路反时限零序保护的误动,即使考虑相继动作也不能保证其选择性.作为零序保护简化的一种选择,宜在反时限特性中增加一段附加延时,将反时限零序保护作为接地距离保护的补充,用以反应高阻接地故障.     

平行双回线对反时限零序电流保护的影响及改进算法

对平行双回线路内部发生接地故障时反时限零序电流保护的选择性进行了分析.研究表明,对于平行双回线路两侧的相邻线路而言,其零序电流不一定小于故障线路中的零序电流,相邻线路上的反时限零序电流保护有可能无选择性动作;对于故障线路本身,离故障点远的一端的零序电流可能大于离故障点近的一端的零序电流,离故障点远的一端保护可能先动作;对于平行双回线中的非故障支路,其保护不会先于故障支路上保护动作,其选择性可以保证.误动的可能性取决于双回线两侧系统的零序参数和故障点位置,与双回线路本身的零序参数及零序互感大小无关.同时提出一种基于广域信息的反时限零序电流保护算法,在改善保护选择性的同时,提高了保护的速动性.最后通过PSCAD仿真验证了分析的正确性.     

东北电网500kV线路零序反时限保护应用研究

线路保护中对接地故障的保护为主保护、接地距离保护和零序保护,由于高阻接地故障有时主保护和接地距离保护灵敏度不够,需要靠零序末段切除故障。线路定时限零序电流保护原理和实现很简单,但配合复杂、整定计算工作量大。应用反时限零序电流保护可有效简化零序电流保护整定计算时间,通过理论分析,确定了东北电网500kV线路零序反时限曲线特性,并提出了反时限应用需解决的问题。     

A selective single-phase-to-ground fault protection for neutral un-effectively grounded systems

Single-phase-to-ground faults are the most frequent faults likely to occur in power distribution networks. As for a neutral un-effectively grounded system (NUGS), the low fault current is very common in the case of occurrence of a single-phase earth fault, leading to hard identification of the faulty feeder. In conventional way, this target can be possibly achieved by the comparison of the polarities, magnitudes, or the phase angles of the zero-sequence currents of all feeders connected to the same busbar. However, it becomes a difficult task to implement this functionality into the protection of feeder. In this paper, a novel single-phase-to-ground fault protection for NUGS is put forward. Different from conventional centralized-comparison protection, this protection can detect single-phase-to-ground fault on the feeder individually, and can be realized on FTU (Feeder Terminal Unit). It is based on the measurement of the zero-sequence voltage and zero-sequence current. The tripping strategy follows the characteristic of the modified inverse-time delay curve. By means of analyzing the characteristics of the zero-sequence transient currents, it is disclosed that the magnitude of the zero-sequence current of the faulty feeder should be greater than that of any sound feeder. Then a composite compensated voltage is formed based on the zero-sequence voltage and zero-sequence current to evaluate a revising factor for every feeder respectively. Using this revising factor to modify the identical standard inverse-time delay curve adopted by all the feeder zero-sequence overvoltage protections, the tripping time of the zero-sequence overvoltage protections of all feeders will differ from each other. In this case, the selectivity of the protection can be guaranteed. This proposed algorithm is validated with the EMTP simulation tests.     

小电流接地故障暂态方向保护原理研究

分析了小电流接地系统接地故障暂态零序电压电流特征。根据线路的相频特性将频率分为不同区段，论证了在一选定的低频区段内，所有健全线路分别可用一集中电容等效；在该选定频段内，故障线路暂态零序电流或无功功率方向与非故障线路相反。据此提出了检测暂态零序容性电流或无功功率方向的暂态方向保护算法。该方法灵敏度、可靠性高，不受消弧线圈和不稳定电弧的影响。实际故障数据验证了该方法的正确性。     

小电阻接地系统馈线自适应零序电流保护原理及装置实现

小电阻接地系统发生多回线同相复杂接地故障时,零序电流幅值相比于单回线接地故障将显著下降,容易导致馈线首端的零序电流保护拒动,进而造成母线接地变压器的零序电流保护越级误动,扩大停电范围。为此,对小电阻接地系统多回线复杂接地故障的故障机理进行分析,推导了多回线与单回线接地故障下馈线零序电流关系;在此基础上,提出了一种自适应馈线零序电流保护方案,即根据母线电压将多回线接地故障的零序电流实时补偿为单回线接地故障的零序电流值,从而确保了常规的保护动作值整定方式和保护配合能够适用于多回线复杂接地故障,并研发了相应的自适应零序保护装置。基于PSCAD/EMTDC和RTDS对保护原理及保护装置的测试结果表明,自适应零序电流保护在多回线复杂接地故障情况下仍具有较高的灵敏性,补偿精度不受过渡电阻、故障位置的影响。所提保护方案只需在原有零序电流保护方案基础上,增加母线电压信息,容易实现,具有经济性和较高的工程应用价值。     

逆变型分布式电源接入对小电阻接地系统馈线零序电流保护的影响

逆变型分布式电源(IIDG)的接入改变了小电阻接地系统的接地故障特性,不仅使传统零序电流的计算方法不再适用,而且对馈线零序电流保护造成了不利的影响。通过分析IIDG的故障电流特性,建立了具有低电压穿越能力的PQ控制型IIDG故障等值模型;在含IIDG小电阻接地系统接地故障分析建模的基础上,提出了零序电流迭代求解算法,并利用MATLAB编写相应的求解程序,将计算结果与电力系统实时仿真系统(RTDS)的仿真结果进行比较,验证了所提算法的有效性和准确性;基于所建立的故障分析模型,揭示了IIDG的接入对小电阻接地系统馈线零序电流保护的影响机理,利用所提零序电流迭代求解算法求解不同故障情况下的馈线零序电流值,验证了理论分析的正确性。     

配电网单相接地保护的研究

为快速识别配电网单相接地故障,断开故障线路并发出故障跳闸信号,仿真分析了配电网单相接地故障时故障线路和正常线路的暂态零序功率的特点,应用小波包精细分析配电网单相接地故障后的暂态零序功率,提取反映故障线路的暂态零序功率特征频带和信号窗长度;以零序电压作为单相接地保护的启动条件,以线路在特征频带和固定时间窗口的暂态零序能量为保护动作判据,构成配电网单相接地的反时限保护。仿真分析表明该单相接地保护动作原理不受短路时刻、接地电弧电阻、线路长度等因素的影响,满足继电保护"四性"要求。     

Identifying Single-Phase-to-Ground Fault Feeder in Neutral Noneffectively Grounded Distribution System Using Wavelet Transform

A scheme of single-phase-to-ground fault feeder identification in distribution networks with the application of a wavelet transform technique is presented in this paper. The scheme uses zero-sequence current traveling waves to identify the faulted feeder, and the busbar residual voltage to determine an event caused by fault or switch operation. The current traveling waves measured by zero-sequence current transducers are decomposed using wavelet multiresolution analysis. The local modulus maxima of the wavelet transform are extracted to determine the time of the initial traveling wave. The wavelet transforms on all feeders at the time are compared in magnitude and polarity with each other to identify the faulted feeder. The feeder identification is independent of the network neutral-point grounding mode. The proposed scheme was implemented and verified using Electromagnetic Transients Program (EMTP)-generated signals. The scheme proved to be robust against transients generated during normal events, such as feeder energizing and de-energizing as well as capacitor bank switching.     

小电阻接地配电网多回线故障分析与自适应零序电流保护

当小电阻接地配电网发生同母多回线接地故障时,每条馈线的零序电流相比于单回线故障时有较大差别,馈线零序电流保护可能不正确动作。为此,首先推导了发生多回线同名相单相接地与单回线单相接地故障时馈线零序电流间的关系,揭示了保护不正确动作机理。提出了考虑负荷且能适用于不同类型多回线接地故障的零序电流计算方法。基于实际变电站参数搭建RTDS仿真模型,分析了不同类型多回线接地故障对零序电流保护的影响。在此基础上,提出了自适应馈线零序电流保护方案,利用故障前电压等参数将发生多回线接地故障时的零序电流修正为发生单回线接地故障时的零序电流,在不改变原有保护定值的情况下使零序电流保护能够自主适应于不同类型的多回线接地故障。基于RTDS和自主研发的保护测控装置的测试结果表明,所提保护方案不受负荷电流的影响,能够在不同类型的多回线接地故障发生时正确动作,且能够提高馈线零序电流保护对过渡电阻的耐受能力。     

基于零序电流-电压微分特性的小电阻接地系统单相接地故障保护原理

中性点经小电阻接地的系统适用于电缆居多的配电网,然而由于配网馈线所处环境复杂,造成了现有的基于零序电流阶段式的保护方案无法满足单相高阻接地故障快速、灵敏地检测需求.针对此现象,文中通过分析故障线路和非故障线路零序电流-零序电压的关系,寻求两者不同的故障特征,由此提出一种基于线路零序电流与母线零序电压微分值波形相似度的保护算法.所提保护算法通过对线路的零序电流和零序电压进行采样,并根据线路零序电流与母线零序电压微分值的波形相似度来判断线路是否发生单相接地故障,可大大提高单相高阻接地故障保护的灵敏度.通过PSCAD仿真测试验证了该算法的有效性.     

大型水电机组组合型接地方式参数优化设计

为了限制单相接地故障电流,部分大型水电机组采取了接地电阻并联电感的组合型接地方式,但接地电阻和电感的参数选取对接地故障电流、传递过电压、中性点位移电压、零序电压保护灵敏度有影响。综合考虑组合型接地方式下的接地故障电流、传递过电压、中性点位移电压、零序电压保护灵敏度指标,建立了针对水电机组组合接地参数设计的综合评价体系,并利用实际水电机组参数进行了分析计算。分析结果表明：选取合适的参数可以有效降低接地故障电流和提高保护灵敏度,同时传递过电压和中性点位移电压也不会过大。给出了参数选型的方案,希望能为组合型接地方式的参数选取提供借鉴。