反应三相对称故障的改进负序方向元件

负序方向元件的主要缺点是不能反应三相短路,针对这一问题提出了改进的负序方向元件.改进负序方向元件利用了微机保护的存贮记忆功能,人为控制采样数据的选取,三相对称故障时制造出负序分量,实现对三相对称故障的反应,而在不对称故障时仍正确动作.改进后负序方向元件能够反应对称及不对称故障,是一种性能完备的保护原理.同时针对故障开始付氏算法存在跨窗问题,提出在故障后半周内采用小矢量算法.理论分析和大量仿真证明了该改进负序方向元件用在特高压输电线路上的可行性和优越性.     

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。     

适用于柔性直流互联交流系统的无电压方向元件判据

背靠背柔性环网控制装置的应用使配电网由单端电源供电的辐射状网络变为多端电源供电网络,三段式电流保护无法判断故障方向。为了既保证配电网保护动作可靠性又保留三段式电流保护,需要为保护安装方向元件。文中通过研究背靠背柔性环网控制装置接入的交流配电网发生不同位置相间故障时序电流间的相位规律,提出了基于流过保护的负序电流和同一母线上无源支路正序电流间相位关系的故障方向判别元件,并给出了正反方向故障时方向元件的动作区间。该方向元件适用于由传统电源、采用负序电流抑制的柔性环网控制装置或分布式电源构成的且母线含无源支路的多端供电网络。该元件受过渡电阻影响小,无需安装电压互感器,在三相对称故障时仍可保证保护的正确动作,不存在传统功率方向元件出口三相故障时的死区问题。经PSCAD仿真验证了该方向元件在系统不同位置发生各种相间故障时的正确性和有效性。     

基于瞬时功率理论的新型功率方向元件

基于瞬时无功功率理论及故障附加网络,提出了一种新型功率方向元件。该功率方向元件由突变量及负序无功方向元件组成,在故障附加网络中,突变量无功元件计算对称三相故障时线路两侧等效无源系统的无功损耗,负序无功元件计算不对称故障的无功损耗,由两侧的无功计算结果可判断区内、区外故障。该功率方向元件基于系统阻抗呈感性这一显著特征,物理意义明确,具有工频故障分量保护原理的优点,且无需设计专门的工频滤波器。而且该继电器的动作速度快于常规的基于工频电气量的方向保护,其可靠性优于行波方向保护,具有较高的灵敏度。理论分析及仿真结果都验证了算法的灵敏性、可靠性及快速性。     

零、负序方向元件的特殊问题研究

分析了交流电压回路在电压互感器(TV)回路两点接地﹑接地点不正确﹑接地点虚接,甚至于变电站接地网接地电阻过大等情况时,引起了零序电压相位的变化,进而引起零序方向保护误动的原因。分析了此种情况的负序方向元件的动作情况,并提出利用负序方向元件闭锁零序方向保护的方法来防止零序方向保护误动的解决措施,同时以一个现场故障实例说明了该方法的正确性。同时分析了当发生不对称接地故障,特别是经过高阻接地故障时由于零序﹑负序电压过小而引起零序方向元件﹑负序方向元件可能拒动的问题,并提出了利用对零、负序电压进行补偿的措施以提高零、负序方向元件的灵敏度。RTDS试验证明了该补偿措施的正确性。     

整流型三相式负序零序电流增量继电器的研制

<正> 在过去的距离保护装置中,一般采用负序零序电流元件或者负序零序电流增量元件作为故障起动元件,而这种起动元件均是用单相式的负序电流滤过器,在模拟试验时存在一定的死区。 为了使保护装置安全可靠,在系统发生故障特别是在三相短路时具有足够的灵敏度,不会拒动,就需要有一个比原先更为理想的故障起动元件。 整流型三相式负序零序电流增量继电器对克服“死区”是有利的,亦即能保证在各种非对称故障及三相对称故障均能可靠动作。下面以许继厂生产的该继电器为例较为详细地介绍研制结果。     

短窗算法和快速工频方向元件的研究

本文从提高微机继电保护精度和速度出发,对几种短窗数字滤波算法如最小二乘法、改进的半波傅氏算法、推广的傅氏算法、半周累加法等的滤波特性进行了分析比较,提出了实现快速工频量高频方向保护的新方案,亦即：对于各种不对称故障采用一种新型的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相电压补偿式方向元件。     

论微机负序距离继电器

介绍了多相补偿距离继电器的应用基础是故障前系统的三相对称，而其动作方程是三相不对称的，因此要调整该继电器对不同相别的两相短路有相同的灵敏度，会加大机械制造和调试的难度。而微机负序距离继电器动作判据的依据是序分量，它是三相对称的，使该继电器能对不同相别的不对称故障有完全相同的特性。两种继电器都不反应负荷与振荡，当故障与振荡同时发生时，多相补偿距离继电器会不正确动作，故它仍需加设振荡闭锁；而微机负序距离继电器由软件实现，内需增加简单的辅助判据，就可以完全不受振荡的影响而正确动作。     

特高压交流输电线路负序方向保护动作特性仿真分析

负序方向保护由于不受系统振荡、过渡电阻等的影响,在超高压线路保护中得到了广泛的应用。然而特高压输电线路由于具有分布电容大、故障后暂态过程明显等特点,给保护带来了新的问题,本文就对应用于特高压线路的负序方向保护的动作特性进行了仿真和分析。理论分析和仿真结果表明:负序方向元件能够可靠地反映特高压交流输电线的不对称故障,并且具有不受故障距离及过渡电阻等因素影响的特性,可应用于特高压输电线路;但由于负序阻抗与故障距离成双曲函数关系,因此在不带并抗的超长线路上,负序方向元件对区外反向故障产生误动;并且暂态过程对负序方向元件的灵敏性将有影响,因此有必要考虑选用滤波性能较好的数字滤波器。     

不换位输电线路产生的不对称问题及解决方法

在线路负荷较轻或系统黑启动的初始阶段,由不换位超高压输电线路参数不对称产生的负序电流可能导致发电机负序保护动作,引起发电机跳闸或阻止发电机并网运行而造成大面积停电,或损坏系统中的一些用电设备.文章利用三相潮流计算程序对不同输送功率和不同线路长度情况下的由输电线路参数不对称引起的负序电压和电流进行了计算和分析,并对通过合理设置线路串补元件及线路两端无源无功补偿元件参数来减小负序分量的方法的可行性进行了探讨.计算分析结果表明,该方法能够有效抑制由线路参数不对称产生的负序电流和电压.     

适用于DFIG并网线路的改进负序方向元件

负序方向元件广泛应用于输电线路的纵联保护。随着风力发电快速发展,双馈感应发电机(DFIG)大规模接入电网使得电源的负序等值阻抗不再固定,传统负序方向元件不再适用。通过推导转子侧变流器不间断控制和撬棒投入两种工况下DFIG的负序等值阻抗解析表达式,得到两种工况下的负序等值阻抗相角的变化规律。发现传统负序方向元件受DFIG接入的影响,存在灵敏度下降甚至不正确动作的问题。为此,提出了一种负序方向元件的改进措施:故障前,利用DFIG参数在线确定不同工况下的最大灵敏角;故障后,根据DFIG运行状态,采用灵敏度和可靠性较高的动作判据。数字仿真结果验证了改进后的负序方向元件具有灵敏度高、自适应DFIG运行状态等优点。     

Numerical algorithm for overhead lines arcing faults detection anddistance and directional protection

In this paper, an overhead lines protection numerical algorithm, based on one terminal data and derived in the time domain, is presented. The fault location, direction and its nature (arcing or arcless fault) are estimated using the least error squares technique. The faulted phase voltage is modeled as a serial connection of fault resistance and arc voltage, offering more sophisticated line protection. The algorithm can be applied for both ordinary and the high impedance faults detection, distance protection, intelligent autoreclosure, as well as for the purpose of directional relaying. The approach presented does not require the line zero sequence resistance as an input datum. The algorithm is derived for the case of the most frequent single-phase to ground unsymmetrical faults. The results of algorithm testing through computer simulation are given. The influence of remote infeed, fault resistance, higher order harmonies, power system frequency, network topology, line parameters and other factors are investigated and systematically presented. Finally, an example of real life data processing is given     

接地故障零序方向元件拒动保护改进方案

对于大电源长线路的输电系统,当线路末端发生接地故障时,虽然零序电流达到定值,零(负)序方向元件由于零(负)序电压可能达不到方向元件的门槛值,造成保护拒动.针对这类问题,提出了2种解决方案:一种是当零(负)序方向元件由于零(负)序电压可能达不到方向元件的门槛时,以正序电压代替零(负)序电压作为零序电流方向判别;另一种是采用无方向零序电流反时限过流保护作为接地故障后备保护,并提出了新的电流互感器断线方案,解决了国内保护装置电流互感器断线与反时限零序后备存在的矛盾.     

三端线路光纤保护的研究

首先用节点电压法分析了一种典型三端线路结构的负序网络，提出了在该结构下发生内部故障时负序电流流出的判据，并据此得出在该结构下发生内部故障时负序方向元件一般不会误判的结论；然后提出在这种网络结构中可以将三端线路保护与另一双端线路保护相结合的综合保护方案；最后从经济性、软硬件的复杂性和同步方法上比较分析了各种拓扑结构的优劣。     

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。     

复故障情况下线路保护中方向元件动作行为分析

从理论上分析了序分量方向元件、能量方向元件及工频变化量方向元件在保护区内、区外不同相别同时发生故障时的动作行为,指出方向元件出现动作异常的根本原因是故障点分别位于保护测量CT的前后两侧。在此基础上提出了一种能在此复故障情况下快速、正确动作的综合方向元件。RTDS(Real Time Digital Simulation)动模试验结果证明了所提出的方向元件能在复故障情况下快速、准确地判断出故障点方向,且具有与单一故障同样的灵敏度。     

一种基于电流自构参考量的电流方向纵联保护

基于零序方向或者负序方向构成的保护在电力系统继电保护中占重要地位,但当系统经高阻接地或PT断线时,一些测量点的序电压很小,进而影响方向元件的判别。为解决上述问题,提出一种仅利用测量电流本身(如零序电流或者负序电流)自构建零序或者负序的参考量值,基于测量电流与参考量的比较结果转换为状态量,进一步由线路两端方向状态比较构成保护判据。在系统发生不对称故障后,利用故障零/负序电流的微分、反向等数据综合处理,获取送受端方向一致的电流参考量,再基于测量零/负序电流与参考量的比较构建新的方向判据。该方法不需要电压信息,大大降低了保护的通信量,在高阻接地、不同故障初始角等情况下仍正确动作,可应用于广域系统。仿真结果验证了本保护判据的可靠性。     

Spectral domain arcing fault recognition and fault distance calculation in transmission systems

A new numerical algorithm for recognizing arcing faults for the purpose of automatic reclosing is presented. The fault distance can also be calculated using this algorithm. The solution for both symmetrical and unsymmetrical faults is given. A simple empirical arc voltage model is obtained through a table of numerical values. By means of computer simulation and laboratory testing it is shown that the algorithm can be used as an effective tool in transmission and distribution system protection.