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R-L模型参数辨识的输电线路准确故障测距算法

输电线路的准确故障测距对于保障电力系统安全稳定运行具有重要的意义。该文充分利用了故障分量提供的故障信息，以模量分析与输电线路R-L模型为基础，提出了一种将故障状态网络的微分方程与故障分量网络的微分方程联立求解的单端量时域准确故障测距算法。该算法将故障距离、过渡电阻以及对侧系统的运行参数作为模型的未知参数进行求解辨识，利用数值微分代替测距方程中的一阶与二阶微分，消除了传统单端量故障测距算法中主要由于对侧系统实时运行参数未知而引起的原理性误差。该算法不受故障时系统的运行方式、网络结构以及电网频率波动影响。大量EMTP仿真表明，算法原理正确且具有较高的测距精度，在故障距离20—280km范围内测距的平均误差为0．0796％，最大测距误差小于0．173％，该误差主要来自截断误差，即用差分法计算时域连续信号的微分时所产生的误差。     

基于参数识别的单端电气量频域法故障测距原理

在分析故障网络方程基础上，提出了一种新的频域法测距原理。该方法将对端系统电阻、电感、故障点过渡电阻和故障距离作为待识别参数，利用故障暂态电流电压丰富的频谱信息，结合故障暂态及稳态响应中测量点电流电压频域网络方程，采用参数识别的方法求解故障距离及对端系统参数，从原理上克服了传统单端测距方法受系统阻抗影响的缺点，方法简单可靠，此外，文中给出了一种从离散采样数据值中提取频谱的方法，EMTP仿真表明文中方法具有较高的测距精度，可方便地推广到线路为R-L模型和分布参数模型的情况。随着光互感器的成熟和应用，该方法有望得到实际应用。     

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。     

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。     

基于单端量的超高压交流输电线路单相接地故障测距方法研究

基于单端量的高阻接地故障测距精度与过渡电阻和故障点两端故障电流分量相位角有关,通常基于其为金属性故障或故障点两端故障电流相位一致进行求解,这样往往会产生较大的误差。在频域内利用保护安装点电压电流变化量与故障点故障前后电压之间的关系推导回路方程,仅利用保护安装点单端可测的电压变化量准确补偿故障点两侧故障电流分量相位角不一致引起的误差。为充分利用故障信息以及提高测距速度,将包含误差补偿量的方程用R-L模型原理转换到时域内,连续采样积分求解故障距离。PSCAD搭建输电线路模型进行故障仿真。结果表明该算法可解决相位不一致带来的误差,在高阻故障时能准确快速测出故障位置,且灵敏性受分布电容的影响小。     

适用于电流差动保护的高压输电线路故障测距算法

本文提出了一种由线路一端的电压、电流和对端电流量进行故障测距的算法。算法基于分布参数模型,根据不同短路类型的边界条件及过渡电阻的纯电阻性质构造测距函数,从原理上消除了过渡电阻、系统阻抗、分布电容等因素对测距精度的影响,且不要求两端数据同步,不存在伪根。本文建立了220 k V RTDS仿真模型,在故障距离、故障类型、系统运行方式、过渡阻抗、线路参数误差等不同苛刻条件的环境下,对算法进行仿真验证。结果表明,算法具有较高的精度和稳定性。     

适用于新能源并网系统的距离保护方法

为进一步提升距离保护在新能源并网系统中的性能,提出一种综合考虑并网换流器控制策略和传输线分布电容效应的距离保护方法。当系统发生不对称故障时,结合换流器的控制特性、系统的序阻抗特征和过渡电阻的纯阻性特征,消除故障回路方程中过渡电阻和对端系统参数等3个未知量,进而实现R-L模型中对故障距离的求解。随后基于R-L模型中的计算结果设置整定点,并利用Bergeron模型中的计算公式推导整定点处的真实电气量。最后联列整定点至故障点的故障回路方程求解故障距离,以减弱分布电容效应对距离保护的影响。仿真结果验证了该方法受换流器故障特征和过渡电阻影响小,在长线中仍具有较好的性能。     

基于异构边界的串补输电线路单端量全线速动保护原理

针对串补给线路距离保护带来的超越误动问题,提出了一种基于异构边界的串补输电线路单端量全线速动保护原理。该原理将安装于线路一侧的串补装置作为线路保护范围的异构边界,利用单端测量信息构建R-L微分方程求解故障距离,并采用最小二乘算法对故障距离进行拟合估计,根据测距结果的拟合误差可以判断故障点与串补电容之间的相对位置关系,从而实现串补线路的全线速动保护。所提方法应用等传变理论克服了电容式电压互感器暂态传变误差以及线路分布电容对故障测距精度的干扰,仿真表明能够在40 ms内快速切除串补线路的内部故障。     

利用单相跳闸后信息的输电线路单相接地单端精确测距方法

输电线路单端阻抗测距方法受过渡电阻和对端系统阻抗的影响,测距精度较低。输电线路单相接地故障普遍采用单相跳闸的运行方式,非全相运行过程仍包含对端系统信息,使单端精确测距成为可能。现存的利用单相跳闸后信息的测距方法利用简单的R-L线路模型,未考虑线路分布电容、相间耦合、潜供电流等因素影响,针对该问题,本文基于分布参数模型,利用故障后以及单相跳闸后两个时间断面的信息描述输电线路方程,能精确计算出包括对端系统电动势、对端系统阻抗、故障距离和过渡电阻在内的所有网络未知参数。本文理论分析和仿真结果表明:所提出的算法具有较高的测距精度,能够满足现场应用的要求。     

利用单端电流的同杆双回线准确故障定位研究

基于线路分布参数模型,提出了一种利用单端工频电流量的同杆双回线准确测距算法:通过同杆双回线解耦可以得到同向和反向分量,其中反向分量与系统参数无关,并且反向各序电流分布系数是只包含故障距离x的函数。再根据不同故障的反序电流、电压边界条件,可以给出各种双回线接地故障(单线三相故障和同名跨线故障除外)的测距算法。该算法原理上不受过渡电阻、系统阻抗、分布电容的影响。并且由于算法只利用电流量,从而不受电压互感器传变特性的影响。并从理论上证明了测距精度不受电流互感器特性的影响。测距方程求解不存在伪根,具有唯一解。仿真计算结果表明,该算法具有较高的测距精度,最大测距误差仅为0.15%,理论上能够满足高压和超高压输电线路的测距要求。     

一种适于高阻接地的单端时域测距算法

单端时域故障测距的难点在于单相经高阻接地故障问题。为了解决该问题,针对传统单端时域测距算法在处理单相经高阻接地中所存在的不足,提出了一种基于电流相差估计的单端时域算法。该算法能根据过渡电阻的大小自动补偿故障距离的测量误差,具有对过渡电阻的自适应特性。算法的核心是建立过渡电阻、故障距离及电流相差角之间的约束方程组,其电流相差角用序网络的参数来表示,将过渡电阻和故障距离作为未知参数,利用最小二乘法对参数进行求解辨识,以实现准确的故障测距。EMTP仿真表明,该方法对于经过渡电阻的接地故障具有较高的测距精度。     

一种能反应高阻接地故障的微机距离保护算法

本文从故障测距的角度出发,分析了常规接地距离保护的测距性能,并将精确故障测距算法—解方程算法引入距离保护,仿真计算表明,该算法较常规I_0极化方式相比承受过渡电阻的能力有显著提高,可在微机距离保护中采用。     

基于R-L模型算法的距离保护研究与PSCAD仿真

距离保护的关键是短路阻抗的计算,R-L模型算法不受电网变化频率的影响,且不需要用滤波器滤除非周期分量,所需时间窗短,故R-L模型可提供准确、可靠的阻抗信息以满足距离保护选择性和可靠性的要求。对R-L模型算法的原理及优缺点进行了分析,并利用PSCAD进行详细的仿真。仿真结果验证,基于R-L模型算法的距离保护元件快速可靠动作,说明了R-L模型算法的实用性。     

一种适于高阻接地的单端时域测距算法

单端时域故障测距的难点在于单相经高阻接地故障问题.为了解决该问题,针对传统单端时域测距算法在处理单相经高阻接地中所存在的不足,提出了一种基于电流相差估计的单端时域算法.该算法能根据过渡电阻的大小自动补偿故障距离的测量误差,具有对过渡电阻的自适应特性.算法的核心是建立过渡电阻、故障距离及电流相差角之间的约束方程组,其电流相差角用序网络的参数来表示,将过渡电阻和故障距离作为未知参数,利用最小二乘法对参数进行求解辨识,以实现准确的故障测距.EMTP仿真表明,该方法对于经过渡电阻的接地故障具有较高的测距精度.     

基于参数识别的长输电线路接地距离保护算法

针对长输电线路补偿算法采用传统距离保护测距方程后耐过渡电阻能力不强,在保护范围末端发生高阻接地故障时保护容易超越的问题,提出了一种新的基于参数识别的时域长输电线路接地距离保护算法。故障发生后,采用引入插值法的Bergeron模型,利用保护安装处的电压电流来计算线路末端的电压电流,在线路末端应用所推导出的可用于长输电线路分布参数的具有3个系数的时域解微分方程算法来计算故障距离。当计算距离小于保护整定距离时,判为区内故障,保护动作跳闸;否则,保护不动作。理论分析和仿真实验证明,该算法不受长输电线路分布电容和故障暂态的影响,动作速度快,耐过渡电阻能力强,在300km长输电线路、300Ω过渡电阻条件下,保护可靠动作,不会发生超越。     

基于改进阻抗法的有源配电网故障测距算法

考虑有源配电网中分布式电源、分支、中间负荷和电缆-架空线混合线路等元件及各种不确定性因素,如过渡电阻、负荷波动等,提出一种基于相量分析法的改进阻抗型故障测距算法。利用故障点过渡电阻消耗无功功率为零的功率特性,建立适用于各种故障类型、关于故障距离的一元二次测距方程。故障测距算法中,利用FTU同步监测各电源故障前后电压、电流,迭代计算更真实的负荷功率,并提出适用于有源配电网的逐区段故障后电压、电流计算方法。在PSCAD中搭建了改进IEEE 34节点系统模型进行仿真分析,结果表明测距算法具有较高的测距精度和鲁棒性,且能承受一定的负荷波动,受负荷模型影响较小。     

基于数字物理混合仿真的电子式电压互感器暂态特性及其测试技术研究

介绍了阻容分压电子式电压互感器的原理架构,分析了阻容分压电子式互感器经微分积分后的暂态传变特性。从继电保护应用的角度关注了电子式电压互感器的暂态传变特性对快速距离保护的影响。提出了一种基于数字物理混合仿真的电子式电压互感器暂态测试技术方案。采用数字仿真输出小电压信号再利用功率放大器将其放大,再搭建电子式电压互感器阻容分压的物理仿真平台,建立完整的测试系统。利用突变量检测确定初始时刻,同步采集模拟量原始电压信号与试品数字信号,进行暂态过程电子式电压互感器的暂态误差计算。通过开发的测试系统在实验室的应用,以验证测试技术方案的可行性。     

基于架空线路简化模型的柔性直流电网双极短路故障定位法

在模块化多电平换流器(MMC)组建的多端柔性直流输电系统中,准确定位直流侧双极短路故障位置是确保快速功率恢复的重要举措。针对目前故障测距存在的问题及获取架空线路参数的困难,文中提出了一种基于架空线路简化R-L模型的柔性直流电网双极短路故障定位方法。通过预设双极短路故障试验可反推出架空线路故障态下的单位电阻和电感值,从而得到R-L线路模型。在此模型的基础上推导故障定位公式,代入故障线路两端的实测电压和电流数据即可较为准确地计算出故障位置。通过PSCAD/EMTDC中的四端柔性直流系统验证了所提定位算法的有效性。仿真结果表明,所提定位算法具有很高的精度和可靠性,几乎不受过渡电阻和系统传输功率的影响,同时这也证明了简化R-L模型具有很高的精度。