电气化铁道△I型高阻故障保护距离继电器方案研究

电气化铁道馈线高阻故障保护,是我国继电保护的空白。馈线高阻故障,一直困扰着设计和运营。攻克高阻故障的保护方法,是许多继电保护工作者苦苦探索的热点和难点。 笔者提出高阻故障增量型距离保护继电器方案,既能满足常规距离保护的要求,又能保护馈线的高阻接地故障及AT区段正馈线断线故障,可用作各种供电制式的馈线保护。其性能优于国外同类继电器。     

两种新型故障分量电抗继电器

针对故障分析电抗继电器判所出现的“同相问题”,在研究高阻接地故障特征的基础上,提出了几个新的切换判据,构成了2种完整的新型故障分量电抗继电器;双电抗元件故障分量电抗继电器和双参考量故障分量电抗继电器,完全克服了“同相问题”。该文还对继电器的一些静态特性做了较全面的分析和讨论。     

工频突变量距离继电器稳态超越的研究

为进一步加深对工频突变量距离继电器动作特性的认识,利用故障分量法对单端电源输电线路中工频突变量距离继电器的动作特性进行了详细分析.分析表明当输电线路保护区外发生两相短路经小过渡电阻接地故障时,两故障相中的超前相存在稳态超越现象.同时,针对以上稳态超越现象,提出了两种预防措施.     

工频突变量距离继电器稳态超越的研究

为进一步加深对工频突变量距离继电器动作特性的认识,利用故障分量法对单端电源输电线路中工频突变量距离继电器的动作特性进行了详细分析。分析表明当输电线路保护区外发生两相短路经小过渡电阻接地故障时,两故障相中的超前相存在稳态超越现象。同时,针对以上稳态超越现象,提出了两种预防措施。     

阻抗继电器与距离继电器分类的必要性分析

距离保护测量元件在线路保护中有广泛的应用。距离保护测量元件的研究是电力系统继电保护领域的重要课题。论文对距离保护测量元件为什么要分类,以及为什么把距离保护测量元件分为阻抗继电器与距离继电器两大类进行了分析。对阻抗继电器与测量阻抗的关系,距离继电器与直接阻抗的关系作了说明。对阻抗继电器与距离继电器特性的差异进行了说明。分析表明,距离保护测量元件分为阻抗继电器与距离继电器两大类,用测量阻抗分析阻抗继电器,用直接阻抗分析距离继电器,概念清楚,思路清晰,方法简捷。有利于对距离保护测量元件的研究与分析,有利于在实际应用中对距离保护测量元件性能的把握。论文建议,应该改变长期以来,阻抗继电器与距离继电器表示同一类事物的传统习惯。     

基于零序分量的距离继电器

提出了一种基于零序分量的距离继电器，具有故障分量继电器所特有的不受负荷、系统运行方式、系统振荡等因素影响的特点。此继电器所需的零序分量现场获取简单，故障后可以长期存在；对于现场较易出现的电压回路异常、零序电压量自动由自产转为开口三角(3U0)电压后，继电器仍能正常工作；该继电器的动作公式为模量比较，现场实现简单可靠。理论及大量的EMTP仿真表明：此距离元件综合性能良好，具有明显的方向性，完全可以作为高频方向元件的辅助元件，以提高方向元件的现场性能，提高可靠性。     

以故障前补偿电压为基准量的距离继电器研究

以相量平面法与阻抗平面法为分析手段,提出一种以故障前补偿电压为基准量的故障分量距离继电器构成方法。通过对该方法的研究,揭示了目前常用的基于故障分量的距离继电器的通用表达式与动作特性,对比了这几类距离继电器在可靠性与灵敏性上的差异。最后,结合文章提出的方法,对利用通用表达式构成快速距离继电器进行了研究,给出了具体的构成方法。据此方法可明显地改善目前距离继电器的动作速度,并方便地构造新型快速距离继电器。     

关于工频变化量距离保护可靠性的研究

在实际工作中,工频变化量距离保护继电器的动作特性会受到保护线路的影响。从工频变化量保护的基本特性出发,具体分析了以下两种情况:当保护背后线路含等效容性阻抗元件时,影响系统的测量阻抗,使得保护距离缩短,导致工频变化量继电器的误动作;当线路发生短路故障时,因限流器投入系统而增加的额外阻抗值不仅会影响到工频变化量继电器的测量阻抗值,也会影响到继电器的固有特性,从而导致继电器的误动作。并提出了通过改变整定值的方法来解决误动的方案。     

阻抗继电器与距离继电器的特点

把距离保护测量元件划分为阻抗继电器与距离继电器两大类.分别讨论了阻抗继电器与距离继电器的特点.对测量阻抗、支接阻抗这两个概念进行了分析.     

阻抗继电器与距离继电器的特点

把距离保护测量元件划分为阻抗继电器与距离继电器两大类。分别讨论了阻抗继电器与距离继电器的特点。对测量阻抗、支接阻抗这两个概念进行了分析。     

TCSC对故障分量距离保护的影响

在分析了TCSC的基本特性的基础上，分析了TCSC对故障分量距离保护的影响，综合考虑故障TCSC旁路和不旁路2种情况，整定阻抗设为(Zad—jXc)，并在此整定阻抗下，对故障分量距离保护在TCSC线路上的动作行为进行了分析，认为：故障分量距离保护在区外和反方向故障时不会误动作，但正向保护范围缩小了，在TCSC旁路时缩小更大。     

新型自适应距离继电器

距离保护测量到的阻抗由于受对侧系统助增电流的影响会偏离故障线路的实际值,从而引起距离保护发生超越或者缩短保护距离。实际应用中往往利用零序电抗元件来解决这个问题,但对于相间故障则无能为力。通过分析发现,无论对于相间故障还是接地故障,当线路经过渡电阻故障时,距离保护测量阻抗随着过渡电阻变化的轨迹是一段圆弧,利用故障前保护测量到的电压、电流量可以估算出其圆心和半径。文中利用对阻抗变化轨迹的估算,提出了一种基于自适应电抗元件的四边形距离继电器的原理以及实施方案。理论分析和仿真计算都表明,所提出的自适应距离继电器除了能够有效防止区外经过渡电阻故障时发生超越,在区内故障时其耐受过渡电阻的能力也较常规四边形继电器有所提高。     

A New Weak Fault Component Reactance Distance Relay Based on Voltage Amplitude Comparison

A new weak fault component reactance distance relay is proposed in this paper. By adaptive setting of the compensated voltage, the scheme synthesizes the performance of the impedance distance relay and the reactance distance relay. The distance protection relay on the receiving end will misoperate when the fault resistance is larger than the critical resistance. So a new switching criterion is applied to eliminate this disadvantage. Based on that, the proposed scheme can detect the fault with the high fault resistance in the setting coverage, regardless of whether the relay is located at the receiving end or the sending end. Test results from the simulation and experimental conditions show that the new scheme is successful in detecting the internal fault. It has higher sensitivity and selectivity during different conditions than the traditional fault component protection schemes.     

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.     

自适应接地距离继电器

基于单相接地模型,推导得到由故障点两侧零序阻抗角差异引起测量电抗的综合误差,根据综合误差的具体情况对测量电抗进行补偿,从而得到自适应接地距离继电器动作判据.新判据的多边形阻抗特性用纯电抗线来代替传统的电抗下倾线,不再像传统距离保护那样盲目地缩小动作范围.在可靠防止距离保护超越误动作的前提下,扩大了距离保护的动作范围.用EMTP进行了大量的数字仿真实验,结果表明,自适应阻抗动作判据能有效防止保护超越误动作,也提高了区内故障的动作灵敏度.     

零序电抗继电器区外高阻接地误动问题的解决方案

分析了传统零序电抗继电器的动作性能,其动作特性具有随运行方式和过渡电阻变化的自适应性能,因此具有很好的耐受过渡电阻能力,但受电侧零序电抗继电器存在区外高阻接地故障时保护误动的问题。在分析了保护误动原因的基础上,提出了一种通过增加辅助姆欧阻抗继电器的解决方案。该方案解决了区外高阻接地故障时零序电抗继电器保护误动的问题,且同时在区内故障时具有较好的耐受过渡电阻能力,理论分析和仿真结果验证了该方案的有效性。     

基于分布参数模型的特离压双回线路故障分量接地距离保护

特高压交流同杆双回输电线路分布电容大、传输距离远,呈显著的分布参数特性,传统距离元件应用于特高压双回线路时存在原理性缺陷。基于分布参数模型和六序分量法,理论分析和推导了新的特高压双回线路单相接地距离元件测量阻抗的计算表达式,并且应用到故障分量距离继电器中。EMTP仿真验证了新的距离保护算法在特高压双回长线路上应用的正确性与有效性。     

一种消除过渡电阻对距离保护影响的新算法

为减小过渡电阻对距离保护的影响,提出了一种能在微机保护中实现的新算法。理论分析和仿真试验证明,该算法能消除过渡电阻对距离保护测量阻抗的影响,准确反映故障点到保护安装处的正序电抗。     

零序电抗继电器在特高压交流输电线路上的适用性分析

特高压交流输电线路参数分布特征明显,阻抗继电器的测量阻抗与故障距离不再呈线性关系,而是呈双曲函数关系,因此接地阻抗继电器的动作特性受过渡电阻的影响严重,无法直接使用.传统高压、超高压线路普遍采用零序电抗继电器来提高抗过渡电阻能力.文中评估了零序电抗继电器在特高压线路上的适用性,分析了主要的影响因素.结果表明:零序电抗继电器的保护区明显缩小,同时动作灵敏度很低;影响保护区缩小的主要因素是采用保护安装处零序电流相位来估算故障支路电流相位的估算误差;影响继电器动作灵敏性的主要因素是较重的负荷电流.认为传统的零序电抗继电器难以直接应用到特高压交流线路上,新的算法有待研发.