Implementation and laboratory test results of an Elmannetwork-based transmission line directional relay

A transmission line fault direction identification module based on an Elman recurrent network has been implemented on a DSP board and its behavior is investigated on a physical power system model. Details of implementation and the experimental studies are given and analysed in the paper. Studies show that the proposed approach is able to identify the direction of a fault on a transmission line rapidly and correctly. It is suitable for realizing a fast transmission line directional comparison protection scheme     

同塔双回线纵向故障特征分析及零序方向保护改进

同塔双回线在发生不对称纵向故障时,由于负荷电流的转移,健全线路上会流过较大的不平衡电流,可能导致健全线路上带零序电压补偿的纵联零序方向元件误动。分析了同塔双回线纵向故障时零序、负序分量的特征,阐释了单相故障跳闸后健全线路上带零序电压补偿的零序方向保护误动的机理,并且提出了利用单回线负序分量信息的保护改进方法。在零序电流达到门槛值而零序电压不足时,引入负序电流门槛来判断是否启动零序电压补偿,并结合带负序电压补偿的负序方向元件来判断故障方向。仿真结果表明,所提方法在相邻线路发生不对称纵向故障时能有效闭锁本线路的方向保护,防止保护误动作;在本线路靠近对侧发生接地故障,本侧零序电压较低的情况下改进的零序方向保护有较高的灵敏度,能够可靠动作。     

用于特高压输电线保护的能量方向元件

传统能量方向元件在特高压线路中不能正确判别故障方向,同时当线路出口发生故障时由于系统内阻很小而导致有功能量方向元件也不能做出正确的判断。提出了一种应用于特高压长距离输电线路的故障分量式能量方向元件,并且提出了相应的方向纵联保护原理,用贝瑞隆算法加以实现;从而使保护的可靠性大大提高;分析了保护判据及其动作特性。通过数字仿真证明了所提方向元件原理和保护判据的正确性和可靠性,该元件具有不受系统暂态过程、过渡电阻、串补电容等因素影响的特性,而且其灵敏度不受故障类型及故障位置等因素的影响,同时动作速度也较快,不大于20ms。     

Transmission line individual phase impedance and related pilot protection

This paper proposes a kind of new Individual Phase Impedance (IPI) and a novel pilot protection scheme for transmission line based on the IPI. The IPI is calculated by the ratio of the voltage difference of fault-superimposed component to the current difference of fault-superimposed component at both terminals of the protected line. The IPI has accurate mathematical expressions and reasonable physical definitions for various line models. The calculated result of IPI can be used to distinguish the internal faults from the external faults. When the IPI is identical to the value of line positive-sequence impedance, the external fault is detected; otherwise, the internal fault is detected if it differs from that value. The feature of the pilot protection scheme is that the inter-phase coupling relation and the distributed capacitance based on the three-phase line model are directly considered and included in the IPI expression. The novel pilot protection can be used for long distance HV transmission lines with some preeminent performances which are deficiency in the conventional directional comparison pilot protection and current differential protection. The test results obtained by EMTP simulation and from a laboratory model of a simplified real power system have demonstrated that the pilot protection is of high reliability and good adaptability.     

允许式纵联保护分析

阐述了允许式纵联保护的工作原理和特点以及正常运行和故障时的逻辑,并比较了纵联距离、纵联零序、工频变化量距离（方向）继电器、故障分量方向继电器等纵联方向保护的特点,分析了过渡电阻、负荷阻抗等影响纵联保护的因素。     

基于CLC调谐半波长输电线路边界特性的纵联保护

当发生线路内部故障时,调谐电路与线路连接处线路侧测点采集的故障电流高频成分丰富;当发生线路外部故障时,线路侧测点采集的电流高频成分较小,借此特性构造一种基于调谐电路边界特性的半波长输电线路边界特性的方向元件。对于调谐电路,利用其无故障模型,将模拟电流波形进行比较匹配,若匹配成功,则说明调谐电路内部无故障,否则调谐电路内部有故障。将方向元件与调谐电路保护结合构成其纵联保护方案,此纵联保护无需双端数据同步。大量RTDS实时数模混合测试表明,该纵联保护方案全线长范围内有效,不受电流互感器饱和的影响,具有较好的鲁棒性。     

海上风电柔性直流送出线路的纵联保护方法

海上风电柔性直流送出系统常采用伪双极接线.当发生单极接地故障时,电流纵联保护不能可靠地区分区内、外故障.针对该问题,提出了一种适用于海上风电柔性直流送出线路的行波方向纵联保护方案.分析了伪双极直流系统的单极接地故障特征,提出了电流纵联保护在海上风电柔直送出线路的问题.基于行波原理,提出了不受暂态分布电容电流影响的保护方...     

一起110kV线路零序方向保护误动原因分析

针对一起110kV线路零序方向保护误动导致4个变电站失压的事故,结合故障录波图和保护动作报告,通过理论分析,指出事故原因在于同杆架设的平行线路零序互感对零序方向保护产生影响和变压器中性点非正常接地,并提出了解决措施。     

同塔混压四回线下的单回线故障零序方向元件动作特性分析

同塔混压四回线发生故障时,由于近距离物理条件,不仅要考虑相间互感,也要考虑不同电压等级系统之间的互感对故障分析及保护产生的较大影响。针对弱电强磁与强电联系两种场景下同塔混压四回线中单回线发生接地故障的情况,首先阐述零序去耦等值电路的建立依据,然后对零序方向元件的动作特性及主要影响因素进行理论分析。结果表明对于弱电强磁场景,不同电压等级之间的零序互感对零序方向元件动作行为的影响可以忽略不计。对于强电联系场景,零序互感、电气强度及故障位置综合影响零序方向元件的动作行为。基于ATP-EMTP建立1 000 kV/500 kV同塔混压四回线模型,对单回线故障条件下的零序方向元件动作行为进行了建模仿真,验证了理论分析的正确性。     

特高压输电线路分布电容对负序方向纵联保护的影响

为消除特高压输电线路中分布电容对负序方向纵联保护的影响,文章提出一种基于贝瑞隆模型的精确补偿算法。该算法对于故障暂态和故障稳态具有同样的补偿效果,并且提高了负序方向元件在大电源、长线路条件下的保护灵敏度,解决了特高压长线路外部故障时保护误动以及双回线路一回线不对称故障时非故障线路负序方向纵联保护误动的问题。理论分析和仿真试验证明了上述补偿算法的正确性。     

基于模型识别的串补线路方向元件

提出了一种基于模型识别的串补线路方向元件的方向判别原理。采用时域算法,通过2种模型的模型误差、识别的电感值和电容值与实际值的差异构成方向判据。大量仿真验证表明,该方法不受衰减直流分量、故障类型、过渡电阻以及故障点位置影响,与传统工频量方向元件相比,不仅避免了电容器容抗大于背侧系统阻抗时引起的方向误判问题,而且提高了方向判别的准确性。     

基于参数识别的继电保护原理初探

从网络分析理论出发,通过建立网络响应和网络参数之间的数学模型,利用网络的全响应信号,采用模型参数识别的方法得到故障网络的故障参数信息构成保护原理。参数识别的保护原理不受系统运行方式变化的影响,不受过渡电阻和系统振荡的影响。初步研究表明,利用该原理可以解决单端电气量无系统误差的准确故障定位、快速方向元件、串补电容线路故障位置的可靠识别和小电流接地系统准确故障选线等工程难题,具有良好的应用前景。     

基于多方向元件的串补线路协同保护新方法

串补线路故障特征的复杂性加大了保护装置可靠动作的难度,为提高串补系统保护可靠性,提出一种多方向元件相互配合的串补线路方向保护方案。该方案利用负序电流值及故障前后的测量电流相位差判断故障类型,针对不对称短路、三相短路及负荷变动分别采用负序、工频方向及突变量电压电流相角差判断保护装置是否动作。PSCAD仿真表明,在系统发生电压反向、电流反向、经过渡电阻接地以及负荷变化等情况下该保护方案均可准确判断故障位置,从而使保护装置正确跳闸。同时,该方案不受MOV不同导通状态的影响,具有较好的保护性能。     

基于小波变换的新型暂态行波方向保护

以往的行波方向保护只对电压或电流中的一种行波波头进行信号处理,因此失去了另一电气量的信息,有时会引起方向保护的误判.为此作者提出了一种新型线路保护方案,利用小波变换提取线路故障时保护测量点的暂态电压、电流的特征量,并对二者的波形进行比较,根据其相似程度对线路的区内、区外故障作出准确、快速的判断.采用ATP(Alternative Transients Program)对各种类型故障所做的仿真计算验证了所提出的保护原理的正确性和有效性.     

正序电压电流补偿的方向元件

提出了一种基于正序电压电流补偿的方向元件,可用于高压输电线路纵联方向主保护。给出了补偿阻抗的确定方法,在经过合适的阻抗补偿后,该方向元件能够反应系统全相及非全相状态下各种不对称故障,不受系统振荡的影响,在启动元件启动后整个过程能长期投入运行。对于线路发生三相短路的解决办法是补偿加入电压电流的正序故障分量。用电力系统动态模拟试验的故障录波数据对该方向元件进行验证,结果表明,该方向元件能有效、可靠地判断出故障方向。     

超高速暂态方向继电器的研究

行波方向保护已研究了多年，但其本质上仍要受故障初始角、反射波等因素的影响。该文提出一种新型的方向保护核心元件——暂态方向继电器，它基于故障发生后一段时间内正向行波分量与反向行波分量间的能量大小关系来识别故障方向。该继电器的实用算法采用了适合暂态信号处理的小波技术，由小波多分辨分析来提取行波分量，并将行波分量的能量表征成小波变换谱能量（WTSE）。大量EMTP仿真试验表明：该继电器能可靠、灵敏、超高速地动作，其性能不受故障初始角、故障类型、故障距离、过渡电阻与电弧、母线接线方式的影响。以该继电器构成的超高速方向保护将具有很强的实用价值。     

快速工频量高频方向保护的新方案

本文针对相电压补偿方向元件的不足,提出了两种新型的方向元件－－负序电压补偿式方向元件和相电压故障分量补偿方向元件,通过大量的ＥＭＴＰ仿真验证了其优良性能,并在此基础上,提出了实现快速工频量高频方向保护的新方案,即：对于各种不对称故障采用负序电压补偿式方向元件,对于三相故障采用相电压故障分量补偿式方向元件,对于非全相状态下的故障采用和电压补偿式方向元件。     

同塔四回线路纵向故障对零序方向保护的影响研究

结合同塔四回输电线路的结构特点,针对同一电压等级的有电气联系和无电气联系的同塔四回线路,研究分析了同塔四回线路发生单回线纵向故障时线间互感对零序方向保护的影响,利用网络拓扑的等效变换,计算出了各回线路上零序电压、零序电流的幅值和相角特征。分析表明同塔四回线路单回线路纵向故障时,对于两侧均无电气联系的同塔线路,零序方向保护存在误动的风险,对于两侧均有电气联系的线路,零序方向不会误动。最后通过PSCAD建立同塔四回线路的模型,对单相断线纵向故障进行了仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

超高压输电线路雷电绕击及防雷

防绕击应是超高压输电线路的防雷重点,以华东电网天瓶5406线为例,阐述故障情况,进行故障计算,分析故障原因,确定了以防绕击为主的防雷策略,深入分析了超高压输电线路中的8项基本防雷措施,分析其利弊,并根据超高压输电线路的防雷特点,最终采用了安装线路避雷器和可控放电避雷针作为天瓶5406线防雷改造的主要措施,这种综合防雷措施在实际应用中具有广泛的意义,并取得了良好的实效。     

方向纵联保护对LCC-HVDC逆变侧交流线路的适应性分析

基于电压、电流故障分量的方向纵联保护原理广泛应用于交流线路的主保护。由于LCC-HVDC逆变侧交流线路具有不同于纯交流系统的故障特性,方向纵联保护能否继续适用需加以分析。首先,分析了逆变站三种不同的工作状态(未发生换相失败、发生单次换相失败、发生连续换相失败)对方向纵联保护的影响。其次,分析了逆变侧三种典型的交流出线结构(单回线单输电走廊、单回线多输电走廊、多回线输电走廊)对方向纵联保护的影响。最后,基于±800 kV天中直流系统(包括逆变侧500 kV交流出线)PSCAD仿真模型,验证了研究结论的正确性。