振荡中故障选相元件的研究

目前实用的选相元件在系统振荡时可能会误选相,有必要研究能适用于振荡时的选相方案。分析了振荡中再故障时故障回路测量阻抗不变的特征,并在此基础上提出了一种适用于振荡的新型选相元件。该元件结合常规的零、负序故障分量分区和阻抗值比较方法,采用阻抗变化率的判别从可能的故障类型中识别出真正的故障回路,解决了系统振荡时选择性和速动性之间的矛盾。理论分析和EMTP数字仿真计算表明,新的选相方案在性能上较常规选相方案有明显的改善,可以完全克服阻抗法故障识别在振荡中选相的失配问题,并且该方案原理简单,动作可靠,具有很高的工程应用价值。     

弱电侧选相元件的探讨

相电流差突变量选相元件和电流序分量选相元件在数字式高压线路保护中得到了广泛的应用,但在弱电源系统中存在电流量自身无法克服的困难而不能正确工作.该文利用某电网一端为弱电源的220 kV线路发生单相故障的录波数据,通过仿真计算,分析比较了3种电流突变量选相元件的性能,同时分析了目前弱电源识别方法存在的问题.在理论分析和仿真计算的基础上,提出了有效识别弱电系统的方法,并给出了弱电侧选相问题的解决方案.     

220～500千伏综合重合闸的选相元件分析

<正> 一、概述 在220千伏以上超高压系统中,选相元件是综合重合闸的重要元件。当线路单相故障时,它应能正确地判别故障相,以实现选相,单相跳闸并重合闸。 关于选相元件,其种类很多,诸如电流选相、低电压选相、方向阻抗选相以及二相电流差突变量选相等等。目前,我国220千伏系统中,几乎全部采用方向阻抗选相元件,它在直接金属性短路中,有良好的选相性能。但是,当单相弧光接地或同杆并架双回线不同名故障时,有可能拒动或误选相,因此,有必要探索新的选相元件。 在500千伏综合重合闸中,采用了二相电流差突变量选相元件,其性能优于方向阻抗元件,但仍不能解决同杆并架双回线的选相问题。     

一种提高110kV线路距离保护性能的改进方案研究

当前尚没有完全可靠的故障选相算法,误选相会导致阻抗测量模块不能得到与故障相对应的电流电压,从而产生很大的阻抗测量误差导致保护发生误动或拒动。基于110kV系统和以正序电压为极化量阻抗元件本身具有选相功能的特点,本文改变传统保护中先进行故障选相,后阻抗测量的思路,提出先阻抗测量,接着跳闸逻辑处理,最后再进行故障选相以形成故障报告的新方案。同时进行了最优化阻抗元件测量数量种类论证,给出了故障类型搜索算法流程和新方案的实现流程。试验结果表明该方案较好的解决了由于故障选相错误所导致的保护误动或拒动问题。     

不对称整定阻抗的多相补偿距离继电器在单相接地条件下的动作特性

采用单相补偿电压与相间补偿电压向量关系的多相补偿距离继电器能够有效防止系统振荡对距离保护的影响,补偿电压方程中整定阻抗相等,但该距离继电器在系统振荡较大且单相接地情况下反映故障相的动作元件存在拒动情况,以及反映非故障相动作元件存在误动情况;通过分析多相补偿距离继电器的动作方程,减小相间补偿电压的整定阻抗值和保持单相补偿电压整定阻抗值不变的不对称整定原则解决了上述问题,利用选相元件判断单相接地故障发生时刻相间补偿电压整定阻抗值,仿真计算结果有效证明了理论分析的正确性。     

弱电侧选相元件的探讨

相电流差突变量选相元件和电流序分量选相元件在数字式高压线路保护中得到了广泛的应用,但在弱电源系统中存在电流量自身无法克服的困难而不能正确工作。该文利用某电网一端为弱电源的220kV线路发生单相故障的录波数据,通过仿真计算,分析比较了3种电流突变量选相元件的性能,同时分析了目前弱电源识别方法存在的问题。在理论分析和仿真计算的基础上,提出了有效识别弱电系统的方法,并给出了弱电侧选相问题的解决方案。     

基于同杆双回线跨线故障识别的选相方案

从同杆并架双回线跨线故障的特征出发,分析了现有主要选相元件在同杆并架线路发生跨线故障时存在的问题,提出了基于跨线故障识别的同杆双回线故障选相的新方案。系统发生故障后,选相元件首先根据故障后的零序电流、零序电压、正负序电流之间的关系等特征识别故障性质,针对双回线的跨线故障采用特殊的选相方案。可以有效地解决发生跨线故障时突变量选相元件和稳态选相元件存在的误动或者拒动的问题,提高了电力系统安全稳定运行和输电可靠性。     

一种新型振荡中故障选相元件

振荡中故障准确选相是有选择切除故障和确保距离保护正确动作的前提。在分析现有振荡中选相元件需开放条件配合,导致出口延迟,且易出现误选,进而导致距离保护误动的基础上,提出了一种新型选相元件,此元件首先利用零、负序故障分量进行故障分区,在分区的基础上改变目前采用阻抗确定故障相的做法,而采用Clark变换,分别通过α,β模量信息进行故障选相。此选相方法充分发挥了零、负序故障分量以及模量变化在振荡期间不涉及相量偏移带来计算误差等优势,有效避免了阻抗选相在振荡中的弊端。文中给出了基于RTDS动模仿真数据的测试结果,理论和测试表明:此方法在振荡期间能够可靠、快速、准确地区分故障类型。     

基于数学形态学的电力系统振荡中故障识别和改进的选相方法

为了使振荡闭锁装置能在振荡中再故障时开放保护,就必须能区分振荡与故障,且故障相的单相阻抗继电器在振荡时也应能正确测量阻抗。但如何在振荡中快速正确地选出一个故障相进行阻抗测量是距离保护能否有选择性地切除振荡中故障的关键问题。在动模实验中发现:对于振荡中发生的故障,在一定情况下序分量选相元件会误选相。文中利用级联多分辨形态梯度变换(SMMG)提出了一种电力系统振荡中的故障检测和改进的故障选相方案:先利用一个SMMG滤波器对相电流进行处理,构成一个自适应的振荡中故障起动元件;检测到故障或扰动后,对接地故障,如果由现有的序分量选相方法判断出其为落在包含单相和相间2种故障类型的区域,则可利用故障后3个模电流分量的SMMG系数局部模极大值确定其故障相别。用EMTP在一个系统模型上进行了大量的仿真研究,其结果验证了该方案的有效性和易用性,该方法判别灵敏,结果可靠,所提出的算法易于实现,在现有的微机保护装置中可以直接采用。     

新型线路保护选相方案

通过对故障前数据的有效处理和选相过程的优化,延长了补偿电压突变量选相元件的工作时间,使之可在整个故障过程中发挥作用,并可在系统无振荡时的各种工况下正确指示故障相;通过所设计的保持元件和方向元件,克服了电流突变量选相结果无法有效保持且无方向性的缺点,提高了选相正确率;提出了综合电流选相原理,解决了一些稳态量选相元件在特殊工况下无法正常工作的难题;在对各种选相原理进行优化配置的基础上,设计并实现了一种性能突出的新型选相方案。     

Improved phase selector for unbalanced faults during power swings using morphological technique

In order to prevent distance protection from tripping during power swing conditions, a power swing blocking device is often utilized. On the other hand, it has been an increasing requirement to achieve rapid clearance of internal faults during power swings. Accurate phase selection is a prerequisite to selective clearance of faults. An improved unbalanced fault phase selector during a power swing based on series multiresolution morphological gradient (SMMG) transform is proposed in this paper. As a feature extractor from raw signals, SMMG is employed to extract superimposed (fault component) current under the power swing condition in this paper. First, the operating characteristic of the sequence component fault phase selector during power swings is discussed. In order to overcome the disadvantage of the above selector, an improved fault phase selector for unbalanced faults during power swings is then proposed by using SMMG to extract superimposed components of modular current. The efficiency and feasibility of the proposed schemes are proven using a Power Systems Computer-Aided Engineering/Electromagnetic Transients including DC-based simulation on a sample power system.     

电力系统振荡过程中序分量选相元件动作行为分析

对超高压输电线路微机保护所用序分量选相原理和防止振荡时误选相所用的不对称故障开放判据进行了较详细的介绍，对于振荡中心和单相接地故障在同一条长输电线路且两者之间有较远距离的情况，从不对称故障开放判据和阻抗排作法两个方面分析了造成误选相的原因，理论分析和动模试验都证实了这种误选相现象的存在，为以后序分量选相原理的改进提供参考。     

基于相间故障弧光电压特征的高压线路选相元件

提出了一种基于相间故障弧光电压特征的高压线路选相新原理,应用于振荡闭锁期间的选相元件.对接地故障,利用零、负序电流相位差进行分区,每个分区包括某相单相接地和另外两相短路接地两种故障.然后根据相间故障弧光电压Ucosψ小于某一定值,而健全相相间电压的余弦值Ucosψ一般比较大的特征,来得到选相结果,解决了目前选相元件在电力系统振荡时可能发生的误选相问题.通过对不对称故障开放条件的改进,大大提高了单相接地故障的选相速度.该选相元件具有很强的耐过渡电阻能力,并且完全不受分支系数和系统运行方式的影响.RTDS试验验证了新选相元件的准确性和有效性.     

一种自动适应系统运行方式变化的新型突变量选相元件

针对传统电流突变量和电压突变量选相元件不能同时满足强弱电源系统侧保护要求的缺点，提出一种新的突变量选相原理。该选相元件在电压突变量基础上引入单相电流突变量进行极化，不但能自动适应系统运行方式的变化，尤其在系统正负序阻抗不等导致传统突变量选相元件失效的场合，更能体现出其优越性。值得指出的是，该选相元件对单相短路故障和相间短路(接地)判断均有很高的灵敏度。直流系统电磁暂态仿真结果表明，即使在正负序严重不对称的场合，该元件也具有很好的选择性。当系统参数大范围变化时，该选相判据也能实现正确选相，比传统突变量选相方案具有更高的可靠性。     

一种适用于高压线路非全相运行时的距离保护振荡闭锁的开放方案

电力系统高压输电线路非全相运行时,由于不对称开放元件退出,若此时再发生故障,如果仅依靠振荡中心电压持续低的长延时判据来开放振荡闭锁,则影响距离保护的动作速度。该方案不适用于单相接地故障。提出了一种采用零负序电流选相分区结果改变开放单相故障和健全相振荡中心电压突变检测开放相间故障相结合的方案,来解决非全相振荡再故障现有开放元件动作速度慢的缺陷。仿真结果证明了该方案的有效性。     

增强序分量选相元件适应性的光伏并网逆变器序阻抗角重构方案

光伏电源的拓扑结构和控制方法与同步发电机有着显著差异,故其故障特性相较同步发电机产生了实质性的改变,恶化了传统序分量选相元件的动作性能。推导了将抑制负序电流作为控制目标时光伏电源的序阻抗表达式,详细分析了序分量选相元件受光伏电源影响的机理。提出了一种新型光伏电源控制方案,通过重构光伏并网逆变器的序阻抗角来模拟同步发电机的故障特性,从而辅助序分量选相元件正确判断故障类别。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果验证了所提控制方案的有效性和可靠性。