利用信号距离识别的高压直流输电线路保护方案

为了改进传统高压直流差动保护的动作可靠性,提出了一种基于信号距离识别的高压直流输电线路保护方案.通过对高压直流输电系统在不同故障情况下线路两端电流变化特征进行分析发现,直流线路发生内部接地故障后的暂态过程中,两端电流变化极性相反,电流波形差异度较高,而在线路外部故障时,两端电流变化极性相同,且电流波形相似度较高.在此基...     

基于IEC 61850通信技术的直流控制保护录波网关装置的系统实现

基于IEC 61850通信技术的直流控制保护录波网关装置应用于高压直流换流站内,将直流换流站内集中采集的故障录波文件上送到总调、网调及省调,支撑调度端高级功能的运算。在建模研究过程中分析各个换流站直流控制保护装置特征,总结故障录波文件存取信息的差异性,通过技术手段消除差异,降低工程实施中的工作量和人工异常操作。装置在高压直流换流站中可根据不同换流站直流控制保护主机配置的不同进行灵活配置,而不需进行程序升级;兼容多模式调度主站,既可支持多IED模式,又可支持单IED下多逻辑设备模式。其实时性、可靠性、灵活性在高压直流换流站系统中都得到了很大的提高。     

HVDC阀控设备故障录波技术研究与应用

提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的高压直流输电(HVDC)-阀控设备(VCE)故障录波功能架构。录波数据的采集采用高速FPGA搭载外部大容量同步动态随机存储器(SDRAM)芯片,使数据采集模块能快速准确地捕捉到HVDC-VCE高速变化的状态数据;录波数据上传后转换为标准的COMTRADE格式波形文件。给出了录波功能控制硬件原理和控制软件流程图。实际测试结果证明了提出的控制架构和控制方法的可行性和理论分析的正确性,波形复原后,可准确的反映HVDC-VCE的运行状态。     

高压直流换流器差动保护抗干扰性能研究

以高压直流换流器差动保护干扰故障为例,详细分析故障发生过程、原因和改进措施。通过对故障录波进行深入的分析,深入研究换流器保护原理和抗干扰性能,发现高压直流母线测量信号波形畸变是引起保护误动的主要原因。提出将换流器差动保护延时功能由快充慢放的积分模式更改为固定延时方式来提高保护可靠性。数字仿真和现场运行验证改进后保护性能满足运行要求。     

基于溯因图的电网智能告警系统研究

在电网事故发生后,对告警信息进行智能分析和展示对调度员快速准确处置事故尤为重要。通过从SCADA系统获取一次系统模型,从保信系统获取二次系统模型,采用基于溯因图的故障诊断方法,分析SCADA系统和保信系统提供的开关变位、保护动作、重合闸等告警,智能推理故障元件和故障类型,并以分类告警列表、诊断简报、告警事件树等多种方式清晰、友好地展示告警诊断结果。实用证明该系统能有效对故障信息进行智能分析展示,提高调度员电网事故时快速准确处置能力,具有较好的实用性。     

基于交流母线电压扰动量的高压直流系统换相失败抑制策略

高压直流输电系统的换相失败是换流站常发生的故障,影响着直流输电工程的安全稳定运行,而交流系统的扰动是直流换相失败的主要原因之一。该文研制宽频带电磁暂态电压在线监测装置,根据该装置的测录数据进行聚类及相关性分析,发现交流系统故障引起的交流电压暂态扰动量与高压直流工程是否发生换相失败具有较强相关性。据此提出基于交流母线电压扰动量的高压直流系统换相失败抑制策略。根据CIGRE标准控保系统和国内常用控保系统建立直流工程仿真模型,应用故障扫描仿真以及基于近年来的林枫直流和复奉直流输电工程的换相失败故障录波数据的事件仿真,对比验证可知抑制策略对高压直流输电工程的换相失败事件具有良好的抑制效果。为达到更好的应用效果,建议根据不同的直流工程和交流电网实际情况开展实时仿真,选择最优参量值。     

基于小波变换的HVDC输电系统故障诊断研究

利用PSCAD/EMTDC工具,搭建了完整的高压直流输电系统的电磁暂态模型,对直流输电系统的各种典型故障进行仿真。经小波变换后,提取了多种典型故障信息特征波形。分析了直流线路保护区内与区外故障的暂态电流信号极性和过渡电阻等因素对电流暂态信号极性识别的影响。研究了在双极系统中,故障时两极之间电压耦合关系状态下,由电压变化量来判定故障极。由此提出了一种基于暂态信息的直流输电线路保护判据。仿真结果表明,该保护判据能准确识别故障位置,具有较高的耐过渡电阻能力,并且对通信通道的可靠性要求较低。     

基于透明体系架构的新一代智能录波主站系统设计

针对传统录波主站难以支撑最新的"四合一"智能录波器数据量激增的问题,以及拓展二次系统运行可视化和设备智能运维等新型业务的需求,本文提出一套基于透明体系架构的新一代智能录波主站系统.设计主站系统的整体框架,提出功能模块之间的透明运作流程,解决对常规和智能录波器的无差别兼容、异构数据的标准化处理两大基本问题,研究基于虚拟化的任务计算透明技术和基于可视化的运行状态透明技术,通过对过程指标的实时监控和运行状态的全景展示,提高调度对故障的认知水平和掌控力度.实践结果表明,该系统可实现电网级运行状态感知和故障快速处理的目标.     

采用波形识别的直流50Hz保护优化改进策略

结合近几年来南方电网多次出现的变压器空投涌流引起直流50 Hz保护动作事件,仿真研究了励磁涌流、和应涌流及故障电流波形特征差异性,在不降低保护灵敏度的原则下,提出了一种基于波形识别的直流50Hz保护优化改进策略,并在高压直流PSCAD/EMTDC控制保护仿真模型的基础上结合优化改进策略自定义创建直流50Hz保护闭锁模型,从交流系统强度变化、换流变压器空载合闸角变化、换流变压器铁芯剩磁变化三个角度对所提出的优化策略进行仿真验证。结果表明,所提出的基于波形识别的直流50Hz保护优化改进策略能正确地实现直流50 Hz保护的闭锁和解锁,在不影响直流系统安全稳定运行的情况下很好地解决了变压器空投涌流引起直流50Hz保护误动的问题。     

基于多Agent的分层扩展电网故障信息融合处理系统

介绍了多Agent系统技术,结合智能系统可以自动完成故障诊断。此技术可以使调度员在电网故障及故障后快速分析故障原因、准确判断故障位置并采取相应措施。多Agent系统是利用基于知识的推理和基于模型的自动解释系统,结合广域故障录波信息进行相关区域故障电流的差流计算实现故障区域精确辨识,并将各间隔故障电流及诊断结果在站内图上统一直观展示。系统在判断故障区域为输电线路后,基于双端录波、零序电流分布等成熟技术准确定位线路故障点位置,并辅以有机耦合保信系统、故录系统及SCADA系统等实现故障运行状态监测、故障区域快速辨识及故障点精确定位。以上任务完成后,可利用工程师辅助分析系统完成包括保护行为分析及自动归档等任务。     

基于行波波形相关性分析的直流输电线路纵联保护方案

直流输电线路差动保护易受故障暂态影响,动作速度慢,有必要研究性能更为优越的纵联保护方案。通过对线路区内、区外故障行波传输过程的分析可知:区外故障时,故障侧前行波与非故障侧反行波为同一行波,波形呈现很强的相似性;区内故障时,一侧的前行波与另一侧反行波为不同行波,波形相似度很小。根据此特征差异,提出了一种基于行波波形相关性分析的快速纵联保护方案。仿真结果表明,所提出的纵联保护方案能够快速识别区内、区外故障,准确检测高阻接地故障,正确判别故障极,适用于不同电压等级直流输电工程,且对数据同步性要求不高。     

宁东直流大地回线转金属回线转换失败原因分析与改进建议

在我国高压直流输电投入实际运行以来,在大地回线转金属回线过程中,多次发生由于金属回线转换开关(MRTB)并联的吸能避雷器损坏而导致转换失败的事件,迫切需要精确反应开关动作机理的研究手段。通过对宁东直流输电系统现场大地回线转金属回线转换成功的与失败的录波波形对比分析,得出转换失败前后的系统电气特征。采用宁东直流实际的主回路设备参数和控制保护功能,建立起以直流电磁暂态程序(EMTDC)为基础的详细模型,再现了开关转换和故障过程的暂态现象。不仅验证避雷器由于四柱并联,长期运行操作使每个柱特性变化不一致,较小阻抗单柱承受较大的能量而损坏,而且,通过对转换失败之后逆变站金属回线接地保护动作闭锁直流系统事件进行分析,得出由于逆变站金属回线接地保护软件策略缺陷,导致保护动作闭锁直流系统。根据分析结果,对宁东直流大地转金属回线过程提出改进建议,同时对后续直流工程的MRTB并联避雷器的成套设计提出建议。     

继电保护面临的挑战与展望

结合中国电网交直流混联、电力电子化、清洁能源接入等发展态势,分析了现代复杂电网故障特性发生的改变,提出了当前继电保护技术面临的形势与挑战,总结了继电保护技术发展需要坚持的原则,探讨了"即插即用的就地化保护"、"优化配置的后备保护"、"智能化运维体系"、"三大继电保护技术支撑平台"、"直流控制保护"、"继电保护前瞻性技术"等重点发展方向。     

基于极波模量时差的高压直流输电线路自适应单端保护

针对目前高压直流输电线路单端保护在远端高阻接地故障时灵敏性下降可能造成保护拒动的问题,提出了一种基于极波模量时差的自适应单端保护方案。通过分析高压直流系统的边界作用和极波中耦合的线模和地模的传播特性,得到在区内故障和区外故障时不同的极波波形特征。文中分析了传统单端保护在远端高阻接地故障时灵敏性下降的原因,利用故障极波线模和地模时差内的极波波形斜率和幅值变化量,构造了自适应分段保护判据。基于PSCAD/EMTDC软件的仿真结果表明,所提保护方案能够有效地检测区内外故障,特别是在远端高阻接地故障时仍然保持足够的灵敏性。     

交流系统故障下高压直流输电晶闸管触发监测单元储能方式

晶闸管触发监测(TTM)单元是直流输电换流阀的核心器件之一,用于实现阀控系统和换流阀间信号的光电转换,完成换流阀的触发与保护,其性能直接影响直流输电工程的可靠性。文中给出了具有高电位复合取能功能的TTM的功能设计框图,研究交流系统故障下TTM工作状态对高压直流输电系统的影响,提出TTM储能电路的设计方法,并以酒泉—湖南±800 kV/5 000 A直流工程参数为例,对TTM储能电路进行了理论计算、仿真分析和试验研究。以该成果为核心技术的A5000型换流阀TTM已应用于多个直流输电工程。     

基于暂态电流相关系数的混合多端高压直流输电线路保护

混合多端高压直流输电系统结合了传统高压直流输电与柔性直流输电技术的优势,在降低经济成本的同时可实现大容量功率输送、故障穿越与抑制换相失败等功能,是未来电网发展的重要趋势之一。但是混合多端直流输电系统拓扑相对复杂,且全控型电力电子设备耐过流能力较弱,即故障后需保护装置快速可靠地识别故障区间。因此,提出一种基于暂态电流故障分量相关系数的混合多端高压直流输电线路保护策略,只须测量T接汇流母线3个端口各自的暂态电流故障分量并计算相关系数即可准确识别故障区间。仿真结果表明,所提保护方案无需通信,保护装置能在1 ms内动作,能耐受300 Ω过渡电阻与20 dB白噪声的干扰,可较好地满足混合多端高压直流输电系统的保护需求。     

边缘检测在HVDC系统故障诊断中的应用

为了及时分辨HVDC系统故障类型并快速恢复,对直流输电标准测试系统在各种故障,包括交流系统发生故障、逆变换相失败故障以及直流线路故障下的典型响应特性进行了分析。采用劋trous小波方法将行波信号分解成不同尺度下的小波面,其中包含了该尺度下细节信息,实现对故障的边缘检测;提出了3种故障判别准则,推出了模极大值能量的概念,并利用反射行波信号的小波变换模极大值的幅值、极性及模极大值能量等变化规律对不同HVDC系统故障进行诊断,实现逆变器换相失败和交流系统单相故障的识别。MATLAB仿真结果表明提出的方法能很好地完成HVDC系统的故障诊断。     

基于EMD与Spearman相关系数的混合直流线路纵联保护方法

混合直流输电系统兼备常规直流以及柔性直流的优势,是直流系统发展的必然趋势。现有直流差动保护易受线路分布电容的影响,纵联保护依赖于边界条件,在混合直流输电系统中适用性差。针对以上问题,提出了一种基于经验模态分解(EMD)与斯皮尔曼(Spearman)相关系数的混合直流线路纵联保护方法。在分析故障电流增量的极性特征、考虑分布电容影响的基础上,首先对线路两端故障电流信号进行镜像延拓,通过EMD提取表征电流变化方向的残余函数,再计算残余函数的Spearman相关系数,以此识别线路内外部故障。该方法不受分布电容影响、不依赖于边界条件。通过仿真验证,所提保护方案动作速度快、可靠性高,且具有较强耐受过渡电阻与抗噪声干扰的能力。     

A Fast Non-Unit Protection Method Based on S-Transform for HVDC Line

To overcome the problems existing in the main protection of HVDC transmission lines, such as low reliability and poor ability of resisting high ground resistance fault, this paper proposes a novel non-unit protection method based on S transform. Analysis shows the high and low frequency components of the transient voltage signals suffer from different degrees of attenuation when they pass through the HVDC line boundary. Therefore, according to this characteristic, the voltage signals of specific frequency bands are extracted accurately using S transform, which be used to identify the internal from external faults. By comparing the high and low frequency components generated by the lightning disturbance with those generated by the faults, S transform based energy ratio criterion to identify lightning disturbance is constructed. In addition, for a bipolar HVDC transmission system, a method using the 0 Hz energy difference of S transform of the voltage transient signals is proposed to identify the faulted pole. Simulation results verify the feasibility and validity of the proposed protection method.     

电力故障波形重现技术及其关键问题

针对电力故障波形重现(EFWR)技术的系统设计问题,提出了EFWR的硬件系统结构及其基本性能要求。对故障波形数据预处理的必要性进行了探讨,提出了适宜波形延拓、重构的改进自适应Prony方法。针对自动测试需求,建立了故障波形数据库及测试结果专家分析系统的框架。针对闭环测试需求,提出了基于波形延拓的时标重叠策略,使EFWR也可用于闭环测试。针对低电压及全数字式测试需求,提出了简便有效的改进策略对传统微机型继电保护测试装置进行改进,使EFWR亦可在这2类测试领域发挥优势。