方向阻抗继电器测量阻抗及动作行为分析

<正> 引言 我院研制了500千伏输电线高频闭锁距离保护装置。在此基础上,本文利用我院电力系统计算中心电子计算机(TQ—16)对方向阻抗继电器进行计算分析。首先,提出了针对两端电源电势角变化时,在输电线任意点经过渡电阻发生各种短路故障条件下,方向阻抗继电器测量阻抗轨迹方程式;据此编出计算机源程序,并针对我国某系统即将建设的500千伏输电线进行计算,得出结果;同时,还对相间阻抗继电器和相电压,相电流加另序补偿的接地阻抗继电器随电势角变化,过渡电阻改变,故障相和非故障相阻抗继电器动作行为进行计算分析。     

基于阻抗轨迹估计的自适应相间距离继电器

在双电源系统中，由于对侧系统助增电流的影响，保护测量到的阻抗会偏离故障线路的实际值，从而引起距离保护发生超越或缩短保护距离。正向经过渡电阻故障时，距离保护测量阻抗随着过渡电阻变化的轨迹可以利用故障前保护测量到的电压、电流，经过估算得到。通过对阻抗变化轨迹公式的推导和分析，提出一种基于阻抗轨迹估计的自适应四边形距离继电器的原理及实施方案。该继电器利用故障前系统正常运行时电压和电流的测量值，实时估计出阻抗变化轨迹，并自动调整继电器的动作特性。理论分析和仿真计算表明，提出的自适应距离继电器可应用于相间距离保护，可有效防止区外经过渡电阻故障时发生超越，同时在区内故障时提高耐受过渡电阻能力。     

SSSC对阻抗继电器动作特性的影响分析

将SSSC安装于线路中点,根据SSSC在故障范围之内和之外2种情况,对阻抗继电器的测量阻抗进行了分析,且通过SSSC的不同注入电压和补偿方式,以及过渡电阻的变化,仿真了阻抗继电器的动作特性。结果表明,SSSC在故障范围之内时对阻抗继电器的测量阻抗产生了很大的影响,应该采取措施减小SSSC对阻抗继电器的影响;另外,过渡电阻的影响同样不可忽略。     

新型自适应距离继电器

距离保护测量到的阻抗由于受对侧系统助增电流的影响会偏离故障线路的实际值，从而引起距离保护发生超越或者缩短保护距离。实际应用中往往利用零序电抗元件来解决这个问题，但对于相间故障则无能为力。通过分析发现，无论对于相间故障还是接地故障，当线路经过渡电阻故障时，距离保护测量阻抗随着过渡电阻变化的轨迹是一段圆弧，利用故障前保护测量到的电压、电流量可以估算出其圆心和半径。文中利用对阻抗变化轨迹的估算，提出了一种基于自适应电抗元件的四边形距离继电器的原理以及实施方案。理论分析和仿真计算都表明，所提出的自适应距离继电器除了能够有效防止区外经过渡电阻故障时发生超越，在区内故障时其耐受过渡电阻的能力也较常规四边形继电器有所提高。     

正序电压极化阻抗继电器的保护失效边界模型

提出一组以故障距离和过渡电阻大小为核心因子的保护失效边界模型,用以评估阻抗继电器的耐受过渡电阻能力,同时用于探讨阻抗继电器因过渡电阻而拒动和误动的真实原因。重点分析正序电压极化的阻抗继电器,其具有保护区稳定、耐受过渡电阻能力强等优点。定义了能够使继电器正确动作的最大耐受过渡电阻值为保护失效边界电阻。根据保护失效边界模型计算出保护失效边界电阻值和相应的故障距离,用以绘制保护失效边界电阻曲线,再引入保护失效系数的概念,以此评估该继电器的耐受过渡电阻能力以及抗风险能力。PSCAD仿真结果表明,该模型可准确计算出继电器能承受的最大过渡电阻数值。     

含风电电网输电线距离保护测量阻抗特性研究

分析了联络线风电侧距离保护测量阻抗随风速、过渡电阻等参数变化时的特性。基于双馈异步(DFIG)、普通异步(IG)机组仿真了线路不同故障下改变风速、过渡电阻等参数时距离保护测量阻抗的变化。结果表明,由于对侧电源的助增和本侧风机风速变化使过渡电阻呈电容性或电感性,可引起距离保护保护范围缩短或使保护装置超范围动作,从而导致保护产生误动或拒动。针对测量阻抗随过渡电阻变化的特性,提出了相应的改进措施。     

阻抗继电器动作特性的数字计算

阻抗继电器在复阻抗平面上的动作特性能明确展示出继电器的保护范围与容许过渡电阻等性能,颇为直观。但一般由于对侧电源与非故障相电流对故障电阻的助增等影响,其动作特性并不像理论分析所指出的那样,是一个简单的圆。尤其对第二类阻抗继电器其动作特性与系统参数有关,不能简单地用测量阻抗来表示。数字计算能得出特定情况下的确切动作特性,对于分析了解继电器的性能、比较各种方案的优缺点、以及事故计算等有参考价值。数字计算配合常用的解析法可加深对继电器性能的认识。 本文介绍了应用数字机计算阻抗继电器动作特性的基本思路与方法。所使用的计算程序适用于双侧电源单回线模拟网络,能计及线路输送功率、相间弧光电阻、两侧电势差别、零序电流移相等因素,便于观察系统振荡对保护的影响。该程序可计算在保护的正方向或反方向故障时,多相补偿接地距离、方向阻抗、故障相记忆方向阻抗、偏移方向阻抗等继电器的动作特性。还介绍了原始数据输入、计算结果输出、控制台变量置数等程序使用方法以及非故障相偏移特性阻抗选相元件误动的可能、领前相全阻抗接地距离继电器在两相接地故障时超越误动的可能等应用举例。     

基于阻抗复数平面的自适应距离保护方案

针对传统距离保护方案抗过渡电阻能力差的问题,提出了一种基于阻抗复数平面的自适应距离保护方案。首先,利用保护安装处负序电流与故障点电流间的相位关系,计算过渡电阻引起的故障附加阻抗角;再根据测量阻抗、故障附加阻抗和有效故障阻抗在阻抗复数平面上的几何分布关系,求解故障点到保护安装处的有效故障阻抗;在此基础上,构造了自适应四边形阻抗继电器动作方程。基于实时数字仿真(real time digital simulator,RTDS)平台的仿真结果表明,所提方案适用于阶段式距离保护,且不受故障类型的影响;与传统距离保护方案相比,具备更强的抗过渡电阻能力,可有效解决过渡电阻引起的距离保护超越或拒动问题。     

基于补偿电压复合极化量的自适应距离继电器

方向阻抗继电器通常采用单一电压如正序电压作为极化量,其动作特性固定不变,不能自适应过渡电阻的变化.当高压输电线路发生单相经高阻接地故障时,过渡电阻可能导致阻抗继电器的稳态超越.在提高阻抗继电器自适应过渡电阻能力的同时,为避免因过渡电阻引起的不正确动作,利用补偿电压随过渡电阻变化的特性,提出了由补偿电压构成的复合电压作为极化量的阻抗继电器.在电压平面和阻抗平面分析了该继电器的动作特性,并以300 km线路500 kV双端电源系统为模型进行了仿真验证.理论分析和仿真计算表明该继电器具有较强的耐过渡电阻能力.     

在复杂故障条件下,距离继电器动作行为分析

<正> 引言 文[2][3]论述了相间和接地距离继电器在故障开始瞬间的动作行为。本文是针对两端电源输电线路,当一相经过渡电阻接地短路,两测故障相的断路器在不同时断开的情况下(属于两种复故障状态),相间和接地距离继电器随功率角、无功流向、过渡电阻和故障点位置的变化,被保护线路两侧的故障相和非故障相继电器动作行为的计算分析。实际上,这是分析距离继电器在复杂故障并伴随振荡时的动作行为。本文所得到的结论,是根据复杂故障条件下数学模型,由数字计算机进行了计算。它的部分结果还在输电线路静态模型上进行试验,两者基本是吻合的。     

Adaptive Impedance Relay With Composite Polarizing Voltage Against Fault Resistance

As the conventional relay usually takes the bus voltage as a polarizing voltage, its operating characteristic is fixed and cannot adapt to fault resistance. To enhance the capability against fault resistance, based on the compensated voltage changing with fault resistance, a kind of adaptive impedance relay with composite polarizing voltage is presented in this paper. On the other hand, the operating boundary of the adaptive relay may enter into an ldquoinphaserdquo area along with the increase of fault resistance. To prevent the adaptive relay from maloperation in the ldquoinphaserdquo area, a new additional blocking component is also proposed. Both the adaptive relay and the blocking component were all analyzed in the voltage plane and the impedance plane. Theoretical analyses show that both of them have circular characteristics with greater resistive tolerance. The performance of the relay has been demonstrated on a two-source 500-km line 750-kV system.     

A New Weak Fault Component Reactance Distance Relay Based on Voltage Amplitude Comparison

A new weak fault component reactance distance relay is proposed in this paper. By adaptive setting of the compensated voltage, the scheme synthesizes the performance of the impedance distance relay and the reactance distance relay. The distance protection relay on the receiving end will misoperate when the fault resistance is larger than the critical resistance. So a new switching criterion is applied to eliminate this disadvantage. Based on that, the proposed scheme can detect the fault with the high fault resistance in the setting coverage, regardless of whether the relay is located at the receiving end or the sending end. Test results from the simulation and experimental conditions show that the new scheme is successful in detecting the internal fault. It has higher sensitivity and selectivity during different conditions than the traditional fault component protection schemes.     

高压电网自适应接地距离保护研究

为提高接地距离保护对高压电网高阻接地故障反应的灵敏性,提出了一种对过渡电阻Rg具有高度自适应动作边界的新型动作判据。根据接地阻抗继电器自适应动作判据的构成原则,在分析了负序电压极化的自适应阻抗继电器动作特性的基础上,分析了负序电压移相极化阻抗继电器的移相控制方法、移相极化的工作性能。分析表明,将负序电压根据近保护安装点侧系统的负序阻抗角的大小适当移相后作为极化电压,接地阻抗继电器对Rg不但有更好的自适应性,也保持了其方向动作的明确性。MATLAB仿真结果表明,新的动作判据确实提高了继电器对保护范围末端高阻接地故障动作的灵敏性和自适应性。     

短线路的自适应阻抗继电器方案的研究

本文在分析了圆特性方向阻抗继电器、电抗继电器和四边形阻抗继电器的基础上，从短线路本身特点及其故障特点出发，根据小定值的特点，提出了一种适用于短线路的阻抗继电器，该方案充分利用微机的计算能力和判别能力，采用电抗继电器和圆特性阻抗继电器的组合，即电抗继电器测量短路阻抗，圆特性方向阻抗继电器作为方向元件及负荷限制元件。该继电器整定方便、选相能力强、方向明确、容易实现阻抗继电器的自适应，具有较强的躲负荷能力和较强的抗过渡电阻能力。     

零序电压移相极化的自适应阻抗继电器研究

提出了一种基于自适应原理的新型接地阻抗继电器。在对零序电压极化的自适应阻抗继电器动作特性分析的基础上,通过对接地距离保护对过渡电阻自适应构成机理的分析,阐述了零序电压移相极化的自适应控制方法及移相原理。讨论了该继电器的动作判据,分析了其动作特性。初步理论分析表明所提继电器具有动作迅速、构成简单等良好性能。分析还表明,零序电压移相后的自适应阻抗继电器既进一步提高抗过渡电阻的能力,又不存在动作的电压死区,具有明确的方向性。同时,它还具有故障分量继电器所特有的不受负荷、系统振荡等因素影响的特点。Matlab仿真分析结果表明,该继电器具有良好的动作特性。     

特高压交流长线路零序电抗继电器动作特性分析及改进

特高压交流长线路上,测量阻抗与故障距离呈双曲正切函数关系,因此接地阻抗继电器的动作特性受过渡电阻的影响严重,无法直接使用。传统高压、超高压线路普遍采用零序电抗继电器来提高抗过渡电阻能力,本文评估了零序电抗继电器在特高压线路上的适用性;针对存在的保护动作区缩小、灵敏度降低的问题,采用负序电流作为极化量,并考虑了负荷电流的影响,提出了一种适用于特高压交流长线路的负序电抗继电器,仿真结果表明该继电器具有保护区稳定、灵敏度高的优点。     

改进的比幅式工频变化量距离继电器方案

从实用的角度出发,提出改进的比幅式工频变化量距离继电器方案.通过综合阻抗继电器和电抗继电器的优点,即适当调整补偿电压故障量的大小,使新方案具有一定的耐受过渡电阻能力和抗干扰能力.对受端继电器,提出仅利用保护安装处的电压变化值构成同相点切换判据,可以有效降低系统参数的影响.由于同相点切换后,保护判据动作方程改变,因此在同相点前后,补偿电压的调整方向应该相反.仿真结果表明,弱电抗分量电抗继电器方案具有较好的性能,并且其保护范围和反应接地电阻的能力可以通过改变补偿电压值进行调节.     

Distance-differential protection of transmission lines connected to wind farms

Distance relays are often used in the protection of the transmission lines connected to the wind farms. The distance relay using the transmission line impedance measurement identifies the type and location of the fault. However any other factors that cause the failure of the measured impedance, makes the relay detect the fault in incorrect location or do not detect the fault at all. One of these factors is the fault resistance which directly increases the measured impedance by the relay. One of the methods to eliminate relay under-reach effect is using of the trip boundaries. Trip boundaries are changing with wind variation and following with output power of the wind farms. Therefore, trip boundaries should continuously change proportional by the wind speed. In this paper, a method is provided based on the combination of distance and differential protection. In this method, using active power calculation in both ends of the transmission line, fault resistance is calculated and its effects are directly deducted from the calculated impedance by the relay. Therefore, variable trip boundaries are not needed anymore. Also in this method, unlike the technique that the trip boundaries are used, the exact location of fault and its distance from the relay also is calculated. Detailed model of a doubly-fed induction generator (DFIG) driven by a wind turbine is used in the modelling. Results of studies show that the presented method eliminates properly the mal-operation of relays under all different fault resistance conditions.     

基于EMTP稳态计算的距离继电器静态动作特性分析方法

介绍了一种基于电力系统电磁暂态仿真程序（EMTP）稳态计算的距离继电器静态动作特性分析方法。该方法建立分布参数的网络模型,按照“改进直接法”的原理反复修改过渡电阻,并调用EMTP进行稳态故障计算来确定继电器的动作情况,从而求出某个故障点的临界支接电阻。综合全网络所有故障点的计算结果可得到某种故障继电器在该系统中的支接阻抗特性。该方法的网络结构具有一般性,故障计算准确可靠,仿真结果具有说服力。