基于关联变电站信息的断路器失灵保护技术研究

阐述了目前断路器失灵保护的基本原理,分析了影响失灵保护动作延时的主要因素。提出了一种基于关联变电站信息的断路器失灵保护及死区保护技术方案。该方案利用与失灵断路器相邻的非故障区域断路器CT构成电流差动保护判据,满足动作条件后跳开与失灵断路器相邻的断路器,实现故障的清除。该方案不受CT拖尾和饱和的影响,大幅缩短了失灵保护动作时间,并且可实现免整定。工程实施采用主子机方式的可扩展架构设计,工程配置灵活。同时保护采样同步不依赖外部对时信号,可靠性高,易于实现,有广泛推广的现实意义。     

基于站域信息缩短3/2接线失灵(死区)故障切除时间的策略

随着特高压直流工程快速发展,受端交流系统故障切除时间过长会导致多回特高压直流同时连续换相失败,产生的大幅功率冲击存在导致送受端系统稳定破坏的风险。目前按照传统设防标准,开关失灵和死区(以下简称“失灵(死区)”)故障切除时间可能超过400 ms,已不适应当前电网安全稳定运行要求。在简述目前应用于电网中失灵保护动作逻辑及其不足的基础上,提出了适用于3/2接线的站域失灵(死区)保护工程应用技术方案,并介绍了基于站域信息缩短失灵(死区)故障切除时间的策略。利用保护动作信息,实现跳闸组的快速定位;利用跳闸组内各开关的电流特征比较、无流定值自适应调整等手段,减小电流互感器拖尾电流对保护判据的影响;通过专用光纤通信、分相直接跳闸等方法,缩短通信延时、减少跳闸重动环节。利用实时数字仿真器试验对保护策略进行了验证,同时分析了该方案存在的风险点。     

移相控制下的特高压直流断路器失灵保护策略

对于特高压直流工程，换流器区域故障后采用换流器移相控制有助于故障限流和隔离，但基于电流特征的断路器失灵保护适应性显著降低。为此，在分析断路器在时域、频域的失灵特征的基础上，文中提出了通过电压信号不同频段能量分布进行失灵诊断等研究思路。其次，将完全总体经验模态分解和希尔伯特—黄变换相结合，并在考虑互感器拖尾现象等基础上，提出了一种基于不同频段电压积分值的断路器失灵保护新原理。最后，制定了失灵保护出口后的后续动作策略。仿真验证表明，失灵保护原理满足了速动性和可靠性要求，后续动作策略实现了故障的快速隔离，显著提升了换流器区域保护的性能。     

基于改进当地故障信息的220 kV变压器死区故障保护装置的研制

针对变压器各侧死区故障和断路器失灵故障问题,采集某变电站当地故障信息、保护动作状态信息和断路器位置信息,采用退电流互感器二次电流的改进逻辑方案实现变压器死区故障保护的逻辑原理,在现有220 kV变压器保护装置的硬件设备基础上,研制220 kV变压器死区故障保护装置,进行装置功能试验和动模试验,并接入电网试运行。该装置相应的控制逻辑在220 kV变压器保护装置内部实现,实施方案简单,成本低,易于实现。动模试验结果表明,在220 kV侧或110 kV侧发生死区故障或相应母线发生短路故障而断路器失灵时,以及空投变压器发生死区故障时,220 kV变压器死区故障保护装置切除变压器故障时间均在200 ms左右,现场试运行整组试验也验证了该结果。     

电流互感器死区故障及断路器失灵分析与优化研究

针对二分之三接线方式的变电站断路器单侧配置电流互感器出现死区故障或断路器失灵,导致两回及以上直流同时持续换相失败后闭锁,引发送、受端大面积停电的问题,分析了死区故障或断路器失灵原因,介绍了送端电网、受端电网断路器失灵,以及电流互感器死区切除时间造成的影响。结合断路器接线方式、现场实际,提出加装光电流互感器的方案。在电流互感器死区故障或断路器失灵时,故障后200 ms内完成故障隔离,提供系统安全稳定裕度。     

南阳特高压断路器失灵保护的研究

晋东南-南阳-荆门特高压示范工程的正式投运标识着特高压电网的建设已进入快速发展阶段,但是特高压二次系统时间常数的增大使得CT拖尾现象变得不可忽视。一方面,对特高压断路器CT电流互感器的选型提出了新的问题,只选择TPY次级则会进一步恶化CT拖尾现象,选择P次级则增加成本。另一方面,CT拖尾对断路器失灵保护的正确动作造成了负面的影响。针对该情况,对特高压3/2断路器接线方式下断路器的失灵保护进行了研究,并提出一种针对性的改进方案。通过对比分析、仿真实验以及数模实验结果,证明该修改方案是切实可行的。既能有效地解决特高压断路器CT电流互感器的选型问题,也能有效地解决CT拖尾对失灵保护的危害问题。     

一种基于拖尾电流识别的失灵保护实现

当断路器跳开后,电流互感器(CT)二次侧产生的拖尾电流延长了失灵电流元件的返回时间,有可能造成断路器失灵保护误动作。目前工程上多采用增加失灵保护动作延时来躲避拖尾电流影响,但这会增加断路器真正失灵时失灵保护的动作时间,偏离了继电保护的快速性特点。基于拖尾电流和非拖尾电流在波形特点上的差异性,对拖尾电流进行快速有效的识别。一经识别出拖尾电流,立即闭锁失灵保护,消除拖尾电流对失灵保护产生的不利影响。利用实时数字仿真系统(RTDS)对基于拖尾电流闭锁的失灵保护进行仿真实验。实验结果表明,基于拖尾电流闭锁的失灵保护能准确识别断路器跳开后的拖尾电流,在故障电流条件下不拒动,在拖尾电流条件下不误动,动作行为可靠。     

高压电力系统死区保护的一种实现方法

针对500kV 3/2接线边断路器单元不同地点发生的故障,提出了死区保护判据,通过对其它断路器单元进行相似分析,得出了死区故障的一般结论及死区保护的一般判据,并给出一种不借助电流互感器而实现断路器电流方向判断的原理简图。     

电流互感器拖尾电流对断路器失灵保护的影响

为了探讨电流互感器(current transformer,CT)拖尾电流的特征及其对继电保护设备的影响,基于理论分析和实际系统中CT电流拖尾的波形对CT电流拖尾现象进行分析,探讨了该现象对断路器失灵保护的影响。实际波形分析表明,CT拖尾电流的大小和持续时间有可能达到一定的量值,如果失灵保护算法设置不当或者保护定值整定不当,有可能影响失灵保护的正确动作。建议在保护逻辑计算前,应先通过软件算法、滤波等方法消除其对失灵电流判据带来的不利影响;另外,拖尾电流呈现指数衰减的特征,适当的保护动作定值和延时整定可有效消除拖尾电流造成的失灵保护误动作等。     

电流互感器位置与死区故障保护动作行为分析

文中对电流互感器（CT）在不同安装位置发生位于断路器与CT之间的故障进行了保护的动作行为分析。同时分析了死区故障时,断路器失灵保护和死区保护的动作逻辑,梳理了四川电网220 kV以上断路器CT安装位置的现状,并提出为了保障系统稳定应严格按照反事故措施要求将CT在断路器两侧布置的建议。     

按串集成的分布式快速断路器失灵及死区保护系统

针对超高压交直流混联系统中交流系统断路器失灵及死区故障时间较长,导致直流连续多次换相失败的问题,分析了现有3/2接线交流系统断路器失灵及死区故障隔离时间的组成及其可优化环节,研究了断路器失灵及死区保护优化技术,提出了一种按串集成的分布式快速断路器失灵及死区保护系统。通过优化断路器失灵及死区保护逻辑,同时简化回路、缩短远方跳闸命令的传输时间并改进远方跳闸保护的逻辑,合理缩减了多环节的冗余延时,将断路器失灵及死区故障的隔离时间缩短至200 ms以内。仿真和试验结果表明了理论分析的正确性以及优化策略的有效性。     

1 000kV南阳变电站110kV侧的继电保护配置

1 000kV特高压南阳变电站110kV侧低压无功补偿设备与传统超高压变电站的低压无功补偿设备相比,在设备原理、设备容量、接线方式、保护原理和控制方案方面存在较多的特殊性和创新性。介绍了大容量并联电容器组双桥差保护接线的方案;110kV新型负荷开关的应用使110kV系统的无功设备保护跳闸采用2级出口,失灵保护采用的2级失灵方案;母线死区故障采用特殊跳闸方案;特高压变电站站用变容量相对较小,针对电流互感器（current transformer, CT）配置、继电保护定值整定、系统调试等方面出现的新问题提出了解决方案。鉴于南阳站站用电系统接线方式的特殊性,提出了110 kV站用变差动保护范围的优化方案。     

浅析电流互感器拖尾电流对失灵保护的影响

电流互感器(CT)拖尾是一种常见的电气现象,但目前鲜有资料专门探讨它的特征及其对继电保护设备的影响。基于理论分析和实际系统中CT电流拖尾的现场波形而对CT电流拖尾现象进行了初步分析,并浅析了该现象对断路器失灵保护的影响及工程性的启示。现场波形表明,电流互感器的拖尾电流大小和持续时间有可能会达到一定的量值,如果失灵保护算法设置不当或者保护定值整定不当,有可能会影响失灵保护的正确动作。故建议保护逻辑计算前,应先通过软件算法滤波等方法消除拖尾电流可能带来的不良影响;另外,拖尾电流呈现指数衰减的特征,适当的保护动作定值和延时整定可有效消除拖尾电流可能造成的失灵保护误动作等不良影响。     

一种3 2接线死区故障隔离与误切元件快速恢复方法

在现有3/2接线方式下,由于保护和互感器的配置并未完全交叉,导致死区的存在。在发生死区故障时,一般由死区故障所在间隔保护以及断路器失灵保护动作相互配合以实现故障的彻底隔离。这种做法会使得断路器的切除范围扩大,甚至会导致正常母线不必要的停运,严重影响系统的安全稳定运行。针对上述问题,分析了在不同保护CT配置方式下的死区故障的特点,提出了一种死区故障隔离与误切元件快速恢复的方法。该方法通过引入断路器的开合状态信息来有效地辨别死区故障和断路器失灵情况,同时利用断路器的重合闸功能,快速恢复切除死区故障时的误切断路器,从而显著提高系统的安全稳定运行水平。     

失灵保护的实现方案

介绍了有关规程和反措对失灵保护的要求,分析了线路失灵保护和变压器失灵保护的起动逻辑。结合现场运行分析了微机失灵保护允许的几种起动方式的优缺点。针对微机保护特点提出了符合规程和反措要求的断路器失灵保护实现方案,并着重分析了旁路代主变高压侧断路器运行时失灵保护的实现方案,提出了设计建议方案和CT选用建议。     

断路器失灵保护若干问题分析

分析了目前断路器失灵保护投入率较低的原因,并对高压电网断路器失灵保护有关问题进行了探讨。阐述了保护动作信息和断路器“有流”信息的“与”逻辑解除电压闭锁方案的可行性和通用性,进而提出了可行的解决方案。     

基于邻域信息的3/2接线按串配置断路器保护方案及实现方法

根据超高压系统3/2接线变电站结构特点,提出基于邻域信息的按串配置断路器保护方案及其实现方法,提升近后备保护的选择性、速动性和可靠性。按串配置断路器保护方案包括3种优化策略:消除死区的断路器分合优化策略、中断路器重合闸的自适应策略、基于运行方式的在线辨识控制策略。进而从站域保护和就地化保护2个角度提出实现方法,并通过仿真分析验证了可行性和有效性。所提方案利用信息共享技术克服传统断路器保护的缺陷,为提升交直流混联电网安全稳定运行提供新的思路。