母线连接开关和换流器协调控制在电网故障保护中的研究

对于微电网,变流器和机械接触器的协调运行能快速隔离短路故障,同时保持负载功率的连续性.整个过程快速限制电流、断开母线、通过隔离器重新配置母线及激活电网,可在几毫秒内完成,在此期间二极管隔离的负载侧电容器继续向重要负载供电.对于大范围配电网系统,重新配置可在８~１０ms内完成,满足了 CBEMA 和IEEE电能质量标准的要求.鉴于故障电流与配电系统大小、连接到系统的电源数量、系统电压等级及隔离器性能的关系,提出直流系统故障期间动态响应参数的估计方法,并在仿真和试验中验证。     

变电站直流系统主动综合保护技术研究与应用

针对变电站直流系统综合保护问题,设计了融合多类型故障保护功能的主动综合保护系统.主动综合保护 系统包含隔离电源、改进的绝缘监测装置以及常规的A 型或F型剩余电流保护装置.通过对常规绝缘监测装置的改 进,解决了普通剩余电流保护装置无法实现IT系统直流剩余电流保护的问题.对于轻微故障,改进的绝缘监测装置 配合剩余电流保护装置将负载切至隔离电源供电;对于短路故障,在负载切换到隔离电源供电的同时,快速限制短路 电流.实测结果表明了系统保护的有效性.     

故障自清除型直流配电网新型双极短路故障元件识别方法

直流配电网内故障元件的快速、可靠识别及准确隔离是直流配电网的技术难点之一。针对故障自清除型换流器结合快速隔离开关的直流配电方式,该文提出一种无需检测线路两端电气量的故障元件识别方法。研究了基于网络结构及母线电气量的母线虚拟电压计算方法;利用母线虚拟电压在不同故障位置时的差异,研究直流线路故障的快速识别及定位方法,并提出利用换流器内子模块投切选择实现母线故障与线路端部故障的辅助识别方法。该故障元件识别方法仅利用换流器出口电流和母线电压实现全配电网的故障元件快速识别,而无需测量线路两端电气量,且不受配电网结构限制,兼顾了经济性和可靠性。     

适用于直流配电网母线保护的改进方法

当直流系统的母线发生故障时,故障电流迅速上升,目前直流配电网母线保护基本引用了交流保护方案,动作时间较长,不利于直流故障的快速隔离。为保证经济性的同时,实现在直流配电系统母线故障时的可靠快速保护,首先对直流配电网母线故障特性进行分析,然后对直流配电网母线保护接线方案、保护算法、资源配置进行改进,提出了差流直接通过直流互感器采集、采用电流变化率算法、分级处理数据、使用不同形态出口继电器等方法。通过实时数字仿真仪进行仿真分析,验证了所提方法的有效性,该方法在兼顾经济性同时可以有效提高直流配电系统母线保护的可靠性和快速性。     

大容量快速断路器在电厂中的应用

在电抗器两侧并联大容量快速断路器,正常运行时电抗器被短接,可提高母线电压、保护灵敏度和自启动容量;短路故障时3ms内跳闸,电抗器快速串入系统,可提高母线残压,限制短路电流。     

基于分段完成低压母线故障的有选择性快速保护

变电站内低压母线设置快速保护具有非常重要的意义,实现快速保护主要问题是区分母线故障和线路近区故障,对于并列运行的低压母线还需区分故障母线和非故障母线。提出了一种新的在并列运行下区分故障母线和非故障母线的方法。通过现场总线传送线路动作闭锁信息、分段的功率方向或电流矢量到变压器后备保护。后备保护通过线路动作闭锁信息区分母线故障和线路故障,通过分段的功率方向或电流矢量区分故障母线和非故障母线,实现低压母线保护的快速性和选择性。经过工程测试,通过该方法实现的低压母线保护动作快速、准确,具有工程应用价值。     

使用故障分类新方法的直流微电网保护方案

直流微电网发生短路故障时,各故障点的短路电流特征非常接近,目前的保护算法几乎无法识别。为此通过分析一个多母线直流微电网的故障电流,提出了一种安装感性阻抗、并与瞬时故障电流和电流导数相结合的故障分类新方法。安装在直流微电网各条线路中的感性阻抗在故障瞬变状态下会使故障电流及其导数发生很大变化,从而使保护单元能够将故障区分为母线故障、连接支线故障、相邻母线(或支线)故障3种类型。仿真实验证明,基于故障分类新方法的保护能够将直流微电网中的短路故障精确分类,准确隔离故障区域并快速恢复系统,是适用于多母线和直流微电网短路故障的有效保护方案。     

基于分段完成低压母线故障的有选择性快速保护

变电站内低压母线设置快速保护具有非常重要的意义,实现快速保护主要问题是区分母线故障和线路近区故障,对于并列运行的低压母线还需区分故障母线和非故障母线.提出了一种新的在并列运行下区分故障母线和非故障母线的方法.通过现场总线传送线路动作闭锁信息、分段的功率方向或电流矢量到变压器后备保护.后备保护通过线路动作闭锁信息区分母线故障和线路故障,通过分段的功率方向或电流矢量区分故障母线和非故障母线,实现低压母线保护的快速性和选择性.经过工程测试,通过该方法实现的低压母线保护动作快速、准确,具有工程应用价值.     

基于DPR360ARC弧光保护系统的中低压母线保护的应用

规程规定对于35kV及以下电压等级的母线,对保护快速性要求不太高时,一般不采用专门的母线保护,可利用母线上其它供电支路的保护装置以较小的延时切除母线故障。但是母线一旦发生故障,由于动作时间较长,故障电弧和大电流就会对设备造成严重的损坏,而利用以弧光检测为核心技术,光纤传输的弧光保护系统作为母线保护,跳闸出口时间极短,可将故障切除在萌芽状态,实现快速保护。     

特高压交流变电站GIS母线故障综合分析法

GIS母线故障在大部分情况下是外观无异常,无异常气味,无气体泄漏的声音,看不到明显的故障点。针对无明显故障点的GIS母线故障,提出了一种GIS母线故障综合分析法,通过气室压力分析法、零序电流分析法、红外测温分析法及六氟化硫(SF_6)气体组分分析法来综合判断故障部位。此方法在快速大致定位故障气室的前提下,有针对性地进行组分分析,可快速、可靠定位故障点,从而进行故障气室的隔离,恢复母线的运行,实际案例分析验证了该方法的有效性。     

一起弧光保护动作后的分析

目前大部分110 kV及以上变电站的10 kV、35 kV母线一般未配置快速保护,主要靠主变的后备保护延时来隔离母线或者开关柜内部的故障,由于延时不能快速隔离故障,这样就会导致单组或多组开关柜严重损坏或者爆炸,给区域系统稳定运行造成隐患。本文通过对一起10 kV弧光保护装置动作后的分析,弧光保护作为低压母线保护对于母线故障或者开关柜内部故障都能起到很好的隔离作用。     

基于电流突变采样值轨迹特征的快速母线保护

新能源电源提供的短路电流幅值受限,故障特征弱化,影响母线故障的快速准确识别。该文利用三相电流同一采样值突变量快速提取电流突变特征,将母线各支路电流进行分组,分别构造了两种启动元件,根据启动元件的动作时序,快速识别母线区内、外部故障和区外转区内故障。建立了母线多支路分组电流突变量采样值的分析平面,经过极性转换与采样值积分,直观反映母线区内外故障时电流突变采样值的运动轨迹,在此基础上,建立了识别母线区内外故障的保护动作区。利用实时数字仿真平台(real time digital system,RTDS)建立仿真系统,仿真结果表明,母线故障时,启动元件动作时间小于1ms,利用电流突变采样值轨迹可以快速识别区内外故障及转换性故障。     

快速母线保护装置的研制

为了实现母线保护在母线故障时动作的可靠性、快速性，我们研制了这套新型的快速母线保护装置，测量过程在1~3ms内完成，整组动作时间可在6ms以内。快速低电压测量元件可在故障发生后的3~5ms即可动作，它可作为CT断线闭锁的一种可靠手段。 该保护多套已在我国500kV、330kV系统进行，220kV也有数套投入系统。     

一种GIS故障快速定位方法

GIS因其诸多优点近年来获得了广泛应用,与此同时,GIS发生故障时,故障点的查找、隔离及电网恢复都比敞开式设备复杂。通过分析GIS故障时的保护动作行为以及母线故障零序电流的分布特点,提出了一种GIS故障快速定位方法,该方法采集信息少、分析简便。通过2起GIS母线故障案例验证了该方法的有效性,发现通过该方法,可缩小故障查找范围,尽快恢复系统安全稳定运行。     

基于暂态电流谱能量的母线保护新原理

提出了一种基于故障暂态电流的母线保护新原理。利用小波变换提取母线上各回路故障暂 态电流高频分量,通过比较各暂态高频电流在一定时窗内的谱能量实现母线内、外部故障的快速、 可靠判别,从根本上避免了电流互感器饱和问题的影响;结合一个半断路器母线接线方式,给出了 相应的母线保护方案;通过ATP-EMTP对实际电网的大量仿真计算,验证了所提出原理的正确性 和有效性。     

基于暂态电流谱能量的母线保护新原理

提出了一种基于故障暂态电流的母线保护新原理。利用小波变换提取母线上各回路故障暂态电流高频分量，通过比较各暂态高频电流在一定时窗内的谱能量实现母线内、外部故障的快速、可靠判别，从根本上避免了电流互感器饱和问题的影响；结合一个半断路器母线接线方式，给出了相应的母线保护方案；通过ATP-EMTP对实际电网的大量仿真计算，验证了所提出原理的正确性和有效性。     

基于序分量综合阻抗的母线保护原理

提出了母线正序故障分量综合阻抗、负序综合阻抗和零序综合阻抗的概念,通过分析母线区内、外故障时3种综合阻抗的特征,分别利用阻抗幅值和相角构成了基于正序故障分量综合阻抗、负序综合阻抗以及零序综合阻抗的母线保护原理。3种保护原理在母线区内、外故障时特征明显,判据简单、易整定,而且原理本身不受3/2断路器接线的母线区内故障汲出电流以及过渡电阻的影响。当母线区外故障电流互感器(TA)饱和时,利用各个序分量综合阻抗相角所构成的TA饱和识别判据能够可靠地将母线保护闭锁,从而避免保护误动;当母线区内发生故障有TA饱和时,保护性能不受影响,能够可靠地快速动作。基于正序故障分量综合阻抗的母线保护原理可以反映各种类型的母线故障,对于最严重的三相短路故障可以快速切除;基于负序、零序综合阻抗的母线保护原理则可以在故障后长期应用,不受系统振荡的影响,而且对于高阻接地故障依然能灵敏动作。3种保护原理可构成完整的母线保护方案。EMTP仿真结果验证了新原理的有效性和可行性。     

差流动态追忆法的研究

母线保护中存在母线经高阻接地故障易导致差流特性不明显和母线区外故障易造成电流互感器严重饱和的现象。针对此在SGB750数字式母线保护装置中采用了突变差量电流快速启动及常规差电流慢速积分启动的双启动原理来区分检查各种特性的差流;采用差流动态追忆法抗区外故障电流互感器饱和,通过提取差流的突变量值和对饱和拐点进行分析以区分区内外故障。大量的动态模拟试验证明,这2个原理能抓住故障电流互感器传变特性,快速有效地判断出系统所发生的故障类型,判据准确可靠。     

简易母线保护装置在小电流接地系统的应用

目前小电流接地系统的母线一般没有装设专用的母线保护,当系统母线故障或出线故障发生拒动时只能依靠变压器的后备保护动作来切除故障。乌海电业局研制了1种适合小电流接地系统的简易母线保护,在实际应用中,当母线故障时,切除故障时间由原来的1.5 s缩短到0.1 s;在直接接带用户出线时,切除故障时间由原来的1.5 s缩短到0.2 s。该保护快速、可靠,可提高电网的安全稳定性。     

消除死区故障的双母线保护

对于双母线接线方式,在母联断路器只配置一组电流互感器条件下,如果发生死区故障,传统的母线保护要经过较长延时才能识别并切除死区故障,危害电网稳定性.在现有保护的基础上,提出了一种改进的母线保护判据,通过已跳闸母线各间隔、电流为零及母联电流非零,确定为母联死区故障特征,实现不依赖母联开关位置快速跳CT侧母线.通过对各种工况...