直流牵引系统馈线微机保护装置

直流牵引系统馈线远端非金属性小短路电流故障是直流牵引系统馈线保护的难点。文中阐述了电流变化量保护原理,分析了牵引馈线远端经电阻短路和电弧短路故障电流的变化特征;提出采用电流变化率为启动元件电流增量检测的主保护判据,并针对电弧故障电流变化特征提出电流增量辅助保护判据,两者相结合实现直流牵引系统馈线保护方案;详细分析了不同情况下保护判据的动作特性及整定原则;以该保护方案为基础研制开发了馈线微机保护装置,并通过了保护测试与现场试验。     

基于Mexh小波变换的直流馈线保护方法

由于机车恒转矩电流与远端短路电流特征相近,因此对两种电流的区分是直流馈线保护的难点。钢轨在通过短路电流时会产生集肤效应,使其电流时间常数发生较大改变;而机车在用电时由于其自身结构特点,其电流时间常数改变较小。采用基于Mexh小波变换方法提取时间常数变化特征以区分机车恒转矩电流与远端短路电流,该方法可以作为电流上升率保护的有效补充。采用北京地铁仿真数据及直流馈线录波数据对该方法进行了验证,证明了该方法的有效性。     

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Mexh小波变换的直流馈线保护方法EI北大核心CSCD

由于机车恒转矩电流与远端短路电流特征相近,因此对两种电流的区分是直流馈线保护的难点。钢轨在通过短路电流时会产生集肤效应,使其电流时间常数发生较大改变;而机车在用电时由于其自身结构特点,其电流时间常数改变较小。采用基于Mexh小波变换方法提取时间常数变化特征以区分机车恒转矩电流与远端短路电流,该方法可以作为电流上升率保护的有效补充。采用北京地铁仿真数据及直流馈线录波数据对该方法进行了验证,证明了该方法的有效性。     

考虑LVRT的风电场馈线短路电流特性与保护整定计算

现行风电场汇集线路电流保护存在灵敏性高而选择性不足的问题,与风电并网的低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)控制不匹配。论文首先推导了撬棒投入期间双馈风机的短路电流计算公式,阐明了考虑LVRT的双馈风机的短路电流特性。然后利用IEC60909标准等效电源法推导了风电机组故障、馈线故障和馈线外部故障三类故障下的馈线短路电流计算公式,得到馈线短路电流与故障点位置、接入电网强度、公共连接点电压跌落程度等因素的关系,给出了馈线短路电流随着故障点位置、接入电网强度变化的曲线。基于上述理论分析最终提出了一种与LVRT配合的馈线电流保护整定方案,并根据模型仿真结果进行了整定计算实例分析。     

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。     

含DG配电网分层分区协同故障定位隔离技术

高密度分布式电源并网使配电网故障状况复杂,故障定位困难。针对含高密度分布式电源馈线自动化故障定位与隔离技术,构建了基于分布式智能馈线自动化系统的故障定位方案。分析了含DG配电网区域性故障判别方式,引入区域电流代数和变化作为故障区域定位的基本判据,提出了依据电流相角突变的保护判据。以19节点网络仿真模型对上述方案进行验证,此方案可快速实现故障定位与故障隔离,对高密度分布式电源的接入具有良好的适应性。     

基于母线测量导纳变化的微电网保护

微电网内部故障时,微源中的逆变器会限制短路电流幅值的升高,故障电流较小难以检测,致使传统保护失效。为此,提出了一种基于母线上导纳量的变化为判据的微电网保护方案,该方案采用测量导纳的幅值为判据,由于它是电压、电流共同作用的结果,故障前后的测量导纳幅值变化明显,克服了传统电流保护方案的不足;同时采用测量导纳相角的变化作为辅助判据,可以有效地区分微电网的区内外故障,实现故障的检测与定位。利用PSCAD/EMTDC进行仿真,仿真结果验证了所提方案的有效性。     

基于相序差动电流特征差异的换流变压器匝间保护优化研究EI北大核心CSCD

针对实际特高压换流变压器匝间短路故障时的二次谐波制动判据持续闭锁导致差动保护动作速度较慢的问题,该文详细分析特高压换流变匝间短路故障时的保护动作行为,通过理论分析换流变压器三相的相序差动电流变化量,发现匝间短路故障时具有故障相的相序差动电流变化量幅值为非故障相的两倍且相位差为180°的特定关系,在此基础上,提出相序差动电流开放判据。此外,为防止特殊涌流工况时开放判据误闭锁,增设基于涌流间断偏移特征的识别开放判据,并进一步构造整套基于相序差动电流特征差异的换流变压器匝间保护优化方案。通过现场录波及实时数字仿真(real time digital simulation system,RTDS)仿真验证,提出的保护方法在匝间短路故障且二次谐波制动判据误闭锁时具有高快速性,对于暴露问题的实际故障,保护动作时间由56ms缩短为20ms。同时,保护在各类涌流工况时可靠不误动。该保护算法具有计算量小,对数据采样率要求不高的特点。     

电流差动保护在柔直接入的交流电网中适应性 分析及改进措施研究

为适应新能源规模化接入电网,柔性直流输电技术应用日益广泛,我国电网已初步成为交直流混联电网。交流系统发生故障时,柔直系统提供短路电流的特征与传统同步发电机相比发生显著变化。首先分析故障特征的变化,柔直侧由于故障电流幅值受限,且负序阻抗无穷大,导致故障电流的幅值和相角与交流侧不同。分析了输电线路电流差动保护由于区内故障时两侧电流夹角增大,导致电流差动保护的动作量减少、制动量增加,导致灵敏度下降甚至拒动。在此基础上,提出了差动保护判据的改进方案：分别利用零序电流、负序电流和正序电流突变量构成辅助判据,提高区内接地故障和相间短路时电流差动保护的灵敏度,从而提高了差动保护在含柔直接入交流电网中动作的可靠性。最后,通过仿真验证了所提方案的可行性。     

电气化铁路短距离AT供电线路的保护整定

文章通过对电气化铁路短距离ＡＴ供电线路的保护整定进行讨论,得出现行的整定方式不适用于短距离ＡＴ供电线路的保护整定,应根据实际情况进行整定计算。     

光伏电源接入配电网对馈线继电保护的影响

光伏电源作为分布式电源的一种,逐渐成为重要的电力电源形式。大规模的光伏并网电站(Photovoltaic或PV)接入配电网后,单端供电配电网络变成双端甚至多端网络,使得配电网中的潮流分布发生根本变化,从而发生短路故障时可能引起保护误动或拒动。本文以PV电源通过10kV馈线接入配电网为例,利用短路电流计算公式计算短路电流大小,分析了对馈线电流保护以及重合闸等继电保护所带来的影响。指出对馈线继电保护的影响程度与PV电源容量大小和位置等相关。     

基于80296和CPLD的补偿电网微机选线装置的设计

分析了补偿电网单相接地故障时故障线路与非故障线路零序电流的分布特性,将补偿电流融入到选线的计算和判断中,提出了一种新的接地选线方法———电流融合法,该方法具有计算简单、保护裕度大选线准确快速的特点,并在此基础上设计了以INTEL80296和CPLD为主控单元的微机选线装置,该装置对装设了预调式消弧线圈的补偿电网的选线具有很高的准确性。     

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。     

考虑风电机组馈入电流的风电场汇集线路保护整定计算方法

现行风电场馈线电流保护的整定计算,按照馈线末端有灵敏性整定,当弱电网接入且馈线较长时将造成高灵敏度和低选择性,存在保护误动风险。首先分析了低电压穿越对风电机组短路电流的影响,研究了影响风电机组短路电流的主要因素。然后介绍了风电场典型的保护配置,将风电场场内进行了保护区域划分,研究了馈线电流保护的保护配置规则。接着分析了风电场馈线电流保护的误动风险,以及馈线首端风电机组故障和相邻馈线首端故障时馈线电流保护误动产生的原因。基于上述理论分析,提出了考虑风电机组馈入电流的保护整定计算二次验证法,并给出了计算实例。     

电铁微机馈线保护阻抗元件合理动作特性探讨

对电铁微机馈线保护阻抗元件动作特性进行探讨，主要围绕保护特性中的拒动及误动现象展开，并针对串补线路保护出口金属性短路存在的保护拒动，提出了一种新的包括原点的阻抗动作特性，即在多边形方向特性上叠加了一个矩形特性，这两个特性彼此独立，通过实例验证，证明在串补线路该阻抗特性可提高阻抗保护的可靠性。     

基于热稳定原理的中性点小电阻接地系统间歇接地故障保护

受环境因素及电弧自身燃、熄弧特性影响,间歇接地故障燃弧持续时间常小于保护动作时限,传统接地故障保护难以有效动作.分析小电阻接地系统接地故障特征,并比较出线与中性点零序电流关系,基于接地电阻器在故障期间发热、故障消失后散热的热稳定原理,提出一种中性点小电阻接地系统间歇接地故障保护方法.该方法利用零序电流构造故障期间的发热特征能量,利用热量差构造故障消失后的散热特征能量,发热特征能量越限后保护动作.经仿真与现场录波数据验证可知,该方法不易受故障间隔时间与过渡电阻影响,可作为现有中性点小电阻接地系统的出线后备保护,提高系统运行可靠性.     

10 kV馈线涌流控制器的研制

为了满足10 kV配电系统用户分支线的实际情况和保护需求,研制了一种专用保护跳闸的涌流控制器,给出了10 kV馈线涌流控制器的硬件设计框图和软件流程。根据差动电流的全波傅氏算法和半波傅氏算法的计算结果及励磁涌流与内部故障电流的差异,提出了一种基于差动电流波形特征的励磁涌流识别新方法。理论分析和仿真试验结果表明,该方法能够快速区分励磁涌流和内部故障电流。同时,较好地克服了传统制动原理的缺点,并提高了差动保护的可靠性和安全性。电磁兼容实验也证明该控制器具有抗干扰等优点。     

关于低压电气设备的故障电流和过电流的保护

本文叙述了线路或电气设备发生故障电流（对地泄漏电流）的危险判断、保护目的、保护措施;线路或设备发生过电流（过载、短路）的后果与其保护装置以及能适应二者保护的保护电器型式、性能等。     

A new type of differential feeder protection relay using the GlobalPositioning System for data synchronization

This paper describes a new technique for sampling synchronisation in a numerical differential feeder protection relay. The protection uses a Global Positioning System satellite receiver for sampling synchronization at each end of the protected feeder. The EMTP/ATP power system simulator was used to simulate a typical distribution feeder with faults at various locations. The current signals generated at both ends of feeder were used to evaluate the performance of the protection. These tests were carried out using a protection simulator. The results illustrate the effect of current transformer saturation on the sensitivity and stability of the protection. Finally it is shown that a precisely synchronized differential protection is fast, selective and accurate. On an internal fault it provides a high operating sensitivity, whilst it remains stable on all external faults