基于参数识别的高阻接地距离保护算法

为解决输电线路单相接地故障时距离保护耐过渡电阻能力不高的问题,提出一种新的具有3个系数的时域解微分方程距离保护算法。算法的核心思想是将故障点后系统等效为一个电感,通过列写故障时准确测距方程,推导出3系数的解微分方程算法。理论分析和EMTP仿真实验证明,该算法适用于中、短距离输电线路,耐过渡电阻能力高,尤其在线路末端时测距准确,在末端经高过渡电阻故障时,不存在超越问题。算法有望从根本上解决距离保护耐过渡电阻能力不高的问题,构成新型的快速距离保护。     

基于参数识别的时域长线距离保护

对于传统距离保护用于远距离输电时受线路分布电容影响存在暂态超越的问题,给出了一种基于参数识别的时域距离保护新算法.在分布参数线路模型下,根据保护安装处电压、电流计算出保护整定点的电压、电流,再根据微分方程距离保护算法判别区内、区外故障,并利用插值法解决了长线距离保护在低采样频率下无法计算沿线电压、电流分布的问题.仿真结果表明,在特高压长线路末端故障情况下仍能够正确判别区内、区外故障,有效地防止了暂态超越.该方法对采样频率要求不高,不受线路分布电容和非周期分量的影响,提高了长线距离保护的动作可靠性.     

基于补偿电压的高压直流输电线路单端电气量保护

在高压直流输电线路分布参数模型的基础上,利用本端电气量计算保护范围末端补偿电压,根据本端电压测量值与保护范围末端补偿电压值构造保护判据。当输电线路区内发生金属性或低过渡电阻故障时,末端补偿电压值和保护安装处电压值极性相反,可以瞬时动作;当输电线路区内发生高过渡电阻故障时,根据耐过渡电阻值设定动作门槛,末端补偿电压值低于设定门槛,与相关保护配合可以延时动作。该保护原理与其他保护配合使用,具有完备的整定原则,故障后全过程都能投入运行。仿真验证了该原理的可行性。     

基于频域参数识别的距离保护算法

针对输电线路最常发生的单相接地故障,以最小二乘矩阵束算法为基础,提出了一种在线路末端故障时计算距离准确、在线路末端附近故障时计算距离具有正误差现象的频域距离保护算法。该保护算法的核心是假设故障点之后的零序回路为纯电感线路,列写出在频域具有3个未知变量的线性测距方程。电磁暂态仿真程序的仿真试验表明,在集中参数模型的短距离输电线路上,该保护算法在线路末端故障时测距准确,在线路末端附近经过渡电阻接地故障时不存在超越问题。     

考虑频变参数的高压直流输电线路距离保护

提出了一种基于频变参数模型的高压直流输电线路距离保护方法。该方法的主要原理是将线路的频变参数特性用补偿矩阵表征,从而将频变参数模型传输矩阵分解为理想分布参数模型传输矩阵与补偿矩阵的级联,并在实际应用中将该补偿矩阵用有限冲激响应(FIR)滤波器实现。在此基础上,用保护安装处的电压电流准确地计算保护整定点处的电压电流;然后,以整定点为观测点,通过解时域微分方程求得故障距离。所述算法提高了直流线路末端故障的测距精度,容易在时域实现且动作快速,显著改善了高压直流输电线路距离保护的动作性能。     

基于电子式互感器的R-L模型距离保护应用研究

基于智能变电站中电子式互感器的优良传变特性,建立被保护线路的时域微分方程模型,用保护安装处的零序电流模拟故障点接地电流,以提高测量精度。仿真试验验证了R-L模型测量精度高、响应速度快、耐过渡电阻能力强的特点。针对仿真试验模型的稳态超越问题,利用故障点两侧的零序网参数特点对零序电流进行相位补偿。仿真试验结果表明,改进的R-L模型在金属性故障时测量精度高,近端故障耐过渡电阻能力强,并有效地解决了末端故障超越问题。最后,对基于R-L模型的距离保护在智能变电站中的应用作了介绍。     

基于电子式互感器的R-L模型距离保护应用研究

基于智能变电站中电子式互感器的优良传变特性,建立被保护线路的时域微分方程模型,用保护安装处的零序电流模拟故障点接地电流,以提高测量精度。仿真试验验证了R-L模型测量精度高、响应速度快、耐过渡电阻能力强的特点。针对仿真试验模型的稳态超越问题,利用故障点两侧的零序网参数特点对零序电流进行相位补偿。仿真试验结果表明,改进的R-L模型在金属性故障时测量精度高,近端故障耐过渡电阻能力强,并有效地解决了末端故障超越问题。最后,对基于R-L模型的距离保护在智能变电站中的应用作了介绍。     

基于时域的交直流混联系统抗过渡电阻的单相接地距离保护研究

交直流混联系统中由于直流接入所带来频率偏移的问题,会导致交流输电线路工频量距离保护存在不稳定动作的风险。本文提出基于时域的交直流混联系统抗过渡电阻距离保护方案。首先对时域距离保护在交直流混联系统中的适应性进行深入分析,利用时域全量进行距离保护计算,从原理上弥补了工频量距离保护在交直流混联系统中不稳定动作的问题。然后讨论了接地故障过渡电阻大小对故障电流的影响,对时域方程添加过渡电阻待识别量,有较好的抗过渡电阻能力。仿真结果表明,基于时域的抗过渡电阻距离保护能有效地解决交直流混联系统保护动作不稳定的情况,且有效避免了距离保护Ⅰ段发生经过渡电阻单相接地时保护动作不稳定的问题。     

输电线路微机距离保护中解微分方程算法的分析与改进

为改善基于单端电气量距离保护的性能,提高距离继电器承受过渡电阻的能力,从单端故障测距的角度出发,分析距离保护中计算阻抗的常用算法———解微分方程算法,结合输电线路发生各种故障后的电压电流关系,对传统的解微分方程算法进行了分析。根据分析得到的结果,对两相短路故障和两相接地短路故障算法进行了改进。针对传统的用于两相故障和两相接地故障中的解微分方程算法不能有效地克服负荷电流对于计算电抗的影响,在改进中重点解决如何有效消除负荷电流的影响。两相故障采用非故障相来消除负荷电流的影响,而两相接地故障则根据故障点电流和保护安装处零序电流的关系消除负荷电流影响。通过仿真计算表明,经改进的算法较常用算法抗过渡电阻能力强,测距结果比常用的解微分方程算法更准确,可应用于实际的距离保护装置中。     

计及对端系统参数和送出线路分布参数影响的 风电系统时域距离保护

为解决现有时域距离保护在风电并网系统长线距离I段末端发生高阻接地故障时存在的局限性,在分布参数模型的基础上计及对端系统参数,提出了一种适用于风电系统长线的时域距离保护新原理。讨论了现有时域距离保护在长线影响和对端系统影响下的保护性能。在计及长线的分布参数效应的基础上,将近端电气量归算至长线距离I末端补偿点。在补偿点与故障支路之间构建计及对端系统参数的时域故障回路方程,联立方程获得故障发生位置。结合保护整定值,实现距离保护判据。仿真结果表明,提出的保护原理考虑了长线分布参数影响适应于较长的送出线路。另外,考虑了对端系统影响,当长线距离I段末端发生300 Ω过渡电阻接地故障时,保护仍能正确动作,受采样率等干扰因素影响较小。     

一种耐高阻和抗负荷电流影响线路单相接地距离保护

采用集总参数建模,利用保护安装处测量到的电气量计算保护安装处到接地故障点的电压降,根据线路保护安装处到接地故障点的电压降与故障距离呈线性关系计算接地故障距离和故障线路测量阻抗。该方法原理上消除了过渡电阻和负荷电流对阻抗距离保护动作性能的影响,适用于振荡工况。仿真分析和2套不同电压等级线路的故障录波数据测试表明,所提方法具有很强的耐受过渡电阻和负荷电流影响的能力,具有良好的现场实用价值。     

分布参数模型下利用补偿电压的距离保护

针对现有距离保护多采用集中参数模型,且耐过渡电阻能力不高的问题,提出了利用补偿电压分布的分布参数模型距离保护新原理。本方法在分布参数模型下通过判断线路末端电压分布趋势判别区内外故障,对新原理的有效性进行了详细的理论分析,并推导了理论误差公式。该距离保护使用分布参数模型,耐过渡电阻能力强,不需要计算全线电压分布,仅通过判断线路末端电压的分布趋势即可判别区内、外故障,计算量小。分布参数线路模型下的数字仿真和现场录波数据仿真都验证了该方法的可行性。     

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.     

基于实测数据的双馈风电场集电线路时域距离保护

基于傅里叶算法的传统距离保护在用于双馈风电场集电线路时,受风电系统故障特性及过渡电阻的影响,会导致保护不能正确动作。提出了不受频率影响且具有抗过渡电阻能力的时域距离保护方法,通过分析双馈风电场发生故障后的短路电流特性,解析推导了离散傅里叶算法提取基频分量及过渡电阻产生的测量阻抗误差表达式,进一步分析了双馈风机短路电流特性对传统距离保护的影响。根据云南某风电场实测录波数据,对风电接入系统故障及风电场传统距离保护在双馈风电场集电线路上的动作特性进行分析,并对集电线路参数进行参数辨识。结果表明,时域距离保护不受风电场侧短路电流特性的影响,提高了集电线路距离保护的动作可靠性。     

基于分布参数模型的高压直流输电线路距离保护

对于距离保护而言,没有必要全线准确测距,只要边界准确,能正确区分区内、区外故障即可.文中针对直流输电线路两端连接有平波电抗器,具有明显的边界特征,提出一种高压直流输电线路距离保护时域算法.该方法建立在分布参数模型基础上,通过保护安装处的电压、电流量,计算得到线路末端的电压、电流量,再应用微分方程算法计算出故障距离,以此作为保护动作依据.针对直流线路近端故障时,测距误差大且保护可能拒动的问题,提出了两段式距离保护的解决方法.仿真表明,基于该算法的保护可以正确辨别区内、区外故障,在全线范围内动作快速、可靠.     

直流输电线路单极接地双端故障测距

基于考虑多阶距离无穷小的高压直流输电线路分布参数时域模型,提出了一种高压直流输电线路单极接地双端故障测距方法。利用粒子群算法来搜索整条线路沿线电压分布差值最小的对应距离,即为实际故障距离;为便于高阶求导和平滑数据中的扰动,采用麦夸特法来拟合直流故障暂态数据。与Bergeron模型进行对比,结果表明所提方法对采样率要求低,抗噪声能力强,测距结果平稳,可以实现直流输电线路全线范围内的准确定位,且测距结果不受过渡电阻和故障位置的影响。     

基于分布式参数的双端测距优化算法

基于输电线路的分布式参数模型,采用两端的电气量进行测距计算,提出了双端测距优化算法。该算法详细分析了故障时线路各点电压与电流的关系,利用接地电阻阻性特征确定故障位置,不受线路负荷、系统阻抗和过渡电阻的影响,且具有较高精度。     

基于电流特征量相关系数的UHVDC线路高阻接地故障保护

特高压直流输电线路距离长、跨越区域复杂,故障发生率较高,常规电流差动保护的快速性较差且耐过渡电阻能力有限,为此提出一种基于电流特征量相关系数的线路高阻接地故障保护新原理。首先利用状态空间分析得到直流线路两端稳态电流时域表达式;随后,分析电流成分,发现其衰减振荡项中的角频率可反映线路对地故障,且可用相关系数衡量。接着利用两端电流和、电流差进一步突出角频率特征,并计算两者的相关系数构造判据特征量。在此基础上,根据判据特征量在区内外故障的不同特征,计及直流输电系统控制特性,提出了纵联保护新原理。该原理无需电容电流补偿,且对信道要求低,利于工程应用。仿真结果表明,该方案耐受过渡电阻能力和快速性优于常规电流差动保护。     

基于分布参数模型的风电系统长距离送出线时域距离保护

传统工频原理距离保护易受风电系统故障特征的影响,基于集中参数模型的时域距离保护原理较适应于风电系统送出线。但考虑到该原理忽略分布电容的影响,当故障发生在风电系统长距离送出线时,可能造成距离I段保护发生暂态超越现象。因此,提出一种基于分布参数模型的风电系统长距离送出线时域距离保护原理。基于分布参数模型,通过保护安装处的电压、电流时域信息求得距离I段整定处的电压、电流时域信息,代入时域故障测距方程中,求得整定点与故障发生处的故障距离。通过与距离I段整定距离求和获得故障测量距离,实现保护动作。仿真结果表明,该原理不受长距离送出线分布电容的影响,具有较强的抗过渡电阻性能,优越于基于集中参数模型时域距离保护。     

OPGW分段绝缘单点接地对线路保护的影响

输电线路相关参数的准确性关系到继电保护装置的正确动作。高压输电线路OPGW、地线在故障电流感应电压作用下一旦击穿会造成OPGW、地线多点接地使线路零序参数发生变化,进而影响线路继电保护的准确、可靠动作。本文以某500kV输电线路为例,分析了线路OPGW、地线在故障电流感应电压作用下一旦击穿造成OPGW、地线多点接地后对线路继电保护的影响。发生接地短路故障时,线路零序电流会变小但变化的幅度较小;单相接地短路时,距离保护的测量阻抗模值和相角均减小,且模值减小不超过9%,再计及继电器、互感器误差等因素,距离保护性能将会受到较大影响。