超高压线路单端暂态量保护的研究现状与展望

基于单端暂态量的超高压输电线路保护具有超高速动作、不受工频现象和TA保护的影响等特点.在总结单端暂态量保护发展历程的基础上,介绍了统一于"单端暂态量保护"这一框架下的各种保护元件,综述了核心元件(距离保护元件、边界保护元件)和辅助元件(启动元件、选相元件、雷电识别元件、刀闸防误动元件)的研究现状,展望了单端暂态量保护发展前景,并指出了今后尚待解决的关键问题和研究思路.     

输电线路的集成全频域保护

回顾了暂态保护和集成保护的发展历程,提出了一种集成全频域保护方案。该保护方案整合了传统的工频量保护算法和暂态量保护算法,将基于工频量和暂态量的保护算法分为单端保护、双端或多端保护和后备保护三个算法组。单端保护组包括基于工频量的常规距离保护和基于高频暂态量的边界和位置保护,它们基于本地单端电气量实现速动保护;双端或多端保护组由常规的差动保护和基于时间同步的暂态保护组成,它们都由连接线路两端之间的通信通道支持;后备保护组包括常规的方向保护和基于极性比较的暂态保护。最后,对全频域保护技术应用于超长距离半波长输电线的保护方案设计作了研究。     

一种提高单端暂态量保护内部故障正确判别率的方法

鉴于实际的输电系统和故障情况较复杂,现有的输电线路单端暂态量保护方案都难以全线速动。在阐述单端暂态量保护原理的基础上,根据相同类型故障产生的行波在线路上传播模式相似的特征,从整定原则的角度提出了以正向外部故障可靠不动作、按故障类型分别整定的方法来提高单端暂态量保护对于内部故障的正确判别率。进行了500 kV超高压输电系统的ATP仿真测试,结果表明该方法能够有效提高单端暂态量保护的内部故障正确判别率。     

一种提高单端暂态量保护内部故障正确判别率的方法

鉴于实际的输电系统和故障情况较复杂,现有的输电线路单端暂态量保护方案都难以全线速动.在阐述单端暂态量保护原理的基础上,根据相同类型故障产生的行渡在线路上传播模式相似的特征,从整定原则的角度提出了以正向外部故障可靠不动作、按故障类型分别整定的方法来提高单端暂态量保护对于内部故障的正确判别率.进行了 500 kV 超高压输电系统的 ATP 仿真测试,结果表明该方法能够有效提高单端暂态量保护的内部故障正确判别率.     

利用单端暂态量实现超高压输电线路 全线速动保护新原理研究（一）——故障暂态过程分析及实现单端暂态量保护的可行性

在综述暂态量保护特别是反应是单端暂态量的超高压输电线路全线速动保护的基础上,利用输电线路的波传导方程分析了故障暂态过程是由于故障点行波在输电线路上多次折、反射的叠加而形成。母线的杂散电容和阻波器等的存在,使得区内、外故障产生的暂态分量有差异,这种差异主要表现在暂态电压、电流波形的高频分量部分。利用DSP硬件手段和小波分析的数学工具,可以构成单端暂态量保护,实现全线速动。     

考虑串联补偿的高压输电线路暂态保护的分析

文章分析了串联补偿电容对高压输电线路故障暂态电流的影响以及串联补偿电容保护电路对单端暂态保护的影响，并对串联补偿电容装置位于线路首端的高压输电线路进行了仿真。仿真结果表明串联补偿电容对单端暂态保护的影响比较小。因而在考虑串联补偿情况下，单端暂态保护仍可正确区别故障线路和非故障线路。     

小波奇异熵在线路暂态保护和全线相继速动保护中的应用

利用小波信息熵的特点,将小波熵之一的小波奇异熵用于输电线路单端暂态量保护和全线相继速动保护中,提出了基于小波奇异熵的新型输电线路单端暂态量保护和全线相继速动保护方案.PSCAD/EMTDC仿真结果证明,文中提出的利用小波奇异熵构成的单端暂态量保护判据,不受故障位置、故障类型、过渡电阻及故障时刻的影响,具有良好的适应性和灵敏性.基于小波奇异熵的相继速动判据,克服了小波模极大值判据受被分析信号幅值的影响,具有更高的灵敏度,证明了小波信息熵技术在电力系统继电保护领域具有良好的应用前景.     

高压直流输电线路单端暂态量保护装置的技术开发

针对传统直流线路主保护存在灵敏度不足、可靠性差等问题,基于现有直流输电工程控制保护平台硬件设备及软件环境,研究开发了仅利用单端暂态信号的新型直流输电线路主保护装置。保护原理基于直流输电线路边界对高频电压信号的阻隔特性,由启动元件、暂态量方向元件、边界元件、故障极判别元件、雷击干扰判别元件组成。利用实际直流输电工程进行二次系统调试时所采用的RTDS仿真模型及现场控制保护设备,对直流输电线路单端暂态量保护装置进行了直流输电控制与保护系统出厂试验中所有线路保护项目试验,结果表明,直流输电线路单端暂态量保护装置能够准确、快速区分线路区内外故障及雷击干扰,适用于不同直流输电工程,并且保护原理可靠、计算量小、无需更换门槛值,有很强的实用性。     

基于暂态量的继电保护研究

电力电子化设备的广泛应用导致电力系统故障暂态过程更加复杂、快速,对继电保护的“四性”提出了更高要求,基于暂态量的继电保护优势更加凸显。首先介绍了电力电子化电力系统的故障特性,详细分析了电力电子器件的快速调节特性与脆弱性以及对电力系统故障特性的影响。其次全面梳理了暂态量在线路保护中的应用,包括行波波头保护、单端暂态量保护等,并进一步分析了基于双端(多端)暂态量的保护新原理和新方法。最后给出了对暂态量保护研究的建议,通过合理利用故障全过程中丰富的暂态信息,实现与故障信息自适应匹配的高速暂态量保护,全面筑牢电网安全的“第一道防线”。     

超高压输电线路新型单端超高速保护研究

提出了一种基于小波框架理论的新型暂态量保护原理,利用单端暂态民汉的能量突变,检测故障发生作为保护的启动元件,利用一个时间段内不同频率分量的衰减程度来区分区内和区外故障,大大提高了暂态量保护的可靠性;为了解电压接近零点故障时灵敏度下降问题,利用暂态电流信号奇异点（突变点）的奇异性不同作为区分区内、区外故障的辅助判据。使得保护动作速度和可靠性都有很大提高。     

转换性故障下无通道保护动作性能分析

无通道保护利用故障线路对端断路器跳闸引起本端非故障相电流为0作为保护动作判据,但是转换性故障发生后,这个条件可能遭到破坏,从而影响无通道保护的正确动作.文中结合RTDS试验结果对不同的转换性故障和不同的故障转换时间进行了分析研究,结果表明:无通道保护在绝大多数转换性故障情况下都能正确动作,但在转换性故障发生后,如果在保护区内ABC三相上都有故障,不管是对称故障还是不对称故障,无通道保护将拒动;而转换性故障的转换时间不影响无通道保护的正确动作.     

双回线无通道集成保护的实现方案

传统的双回线无通道保护利用两台独立的继电器实现,接线复杂,降低了保护的整体可靠性。数字化变电站技术的发展为在一台保护设备中实现双回线无通道保护、共享两个保护对象的电气量信息提供了技术保障。研究了双回线无通道保护在一台继电器(集成保护平台)上的实现方案,描述了集成保护平台的硬件结构和双回线无通道保护的软件流程。利用继电保护测试仪波形回放功能证明了该保护方案的正确性,验证了双回线无通道保护在集成保护平台上实现的可行性。     

快速有选择性辐射状配电网无通道保护的实现

以快速有选择性的辐射状配电网无通道保护原理为基础,研究了该保护的实现方法和过程。其基本思想是：在现有方向过电流保护的基础上,把新原理嵌入原有的继电器中。其中,硬件采用AREVA公司的Micom平台,软件采用C语言编程,同时实现过电流保护和无通道保护功能。静模和动模试验结果表明,该保护和过电流保护相配合,构成了具有良好选择性并能快速动作的辐射状配电网保护方案;对于有备用电源的线路,健全线路可以迅速恢复供电。该保护能适应不同线路结构、有分支或者无分支负荷、双电源或单电源正反向供电方式。     

基于边界保护的配电网故障区段无通信定位方法

提出一种基于边界保护原理的配电网故障区段无通信定位方法：通过在各保护区段边界处并联一定频率的谐振装置,利用装置对谐振频率处故障暂态电流分量的衰减作用,强化相应频带的电流谱能量在边界两侧的差异,达到各边界处保护开关根据能量比值自动识别故障区段的目的。此方法无需通信设备或开关间配合,具有高速性、灵敏性及可靠性等特点。仿真及物理试验证明了该方法在各种故障情况下的有效性。     

有分支配电线路无通道保护的实现

提出了有分支配电线路无通道保护的实现方案及其软硬件构成和工作流程。该保护的核心是在方向电流保护的基础上，使用非故障相电流的突变量并结合微机技术实现区内故障时电流保护的加速动作。通过实时数字仿真试验表明：该保护可显著地缩短区内不对称故障的切除时间，符合理论分析结果。     

双回线无通道保护研究:（二）仿真试验

使用电磁暂态程序(EMTP)对双回线无通道保护原理和算法进行了大量的数值仿真验证.结果表明:所提出的保护在各种故障类型和系统结构下都不会误动,仿真也验证了该保护在大多数故障类型和系统结构下都有足够的灵敏度和可靠性.     

含分布式电源的配电系统保护方案

介绍了分布式电源接入配电系统后,采用基于两相电流差的自适应速断电流保护与无通道保护相配合的方案,即故障发生后先采用自适应速断电流保护。由于自适应速断存在保护死区,故以无通道保护作为后备保护。最后,通过对220 V配电系统进行仿真,验证了该保护方案的有效性。     

微电网电流保护问题及其改进策略研究

随着传统大电网脆弱性日益暴露,致使全球化电力市场改革进程加快,在此背景下提出了分布式发电技术这个概念。而分布式发电技术会改变配电网的辐射状态和其单向传输电能状态,会降低大电网的可靠性和安全性。随后,微电网的概念孕育而生,微电网能够克服分布式发电技术的缺点,使分布式发电技术得到大规模的运用。通过对微电网及其结构的介绍,根据微电网短路容量小的特点,提出一种快速动作的保护方案,在PSCAD/EMTDC软件中搭建微电网模型,并配置电流保护和无通道保护相结合的保护方案,通过仿真分析验证了该保护配置的有效性。     

基于采样值相关法的双回线无通道保护

为了在平行双回线上实现利用单端电气量的全线速动保护,提出了一种基于故障电流相关度的无通道保护新原理,它通过比较双回线同端2条线路上的故障电流相关度的方法来判断是否为区内故障,同时和电流幅值相配合,构成无通道全线速动保护.该无通道保护可以快速、可靠地加速区内故障保护动作.通过ATP仿真,论证了所提出判据的可行性.