新型线路保护选相方案

通过对故障前数据的有效处理和选相过程的优化，延长了补偿电压突变量选相元件的工作时间，使之可在整个故障过程中发挥作用，并可在系统无振荡时的各种工况下正确指示故障相;通过所设计的保持元件和方向元件，克服了电流突变量选相结果无法有效保持且无方向性的缺点，提高了选相正确率;提出了综合电流选相原理，解决了一些稳态量选相元件在特殊工况下无法正常工作的难题;在对各种选相原理进行优化配置的基础上，设计并实现了一种性能突出的新型选相方案。     

小波变换在全线相继速动保护中的应用

在线路距离保护Ⅱ段范围发生故障时，利用对侧开关跳闸时序电流的突变量加速本侧保护的跳闸，改善了保护的性能。这一相继速动原理曾在微机线路保护中得到应用，但在某些系统参数和故障类型下序电流的工频突变量微弱，判据灵敏度不足。文中提出了用双正交小波变换检测突变量的方法，以解决利用序电流作为突变量存在死区的问题。     

新型微机电抗器保护的研制与开发

分析了目前超高压并联电抗器保护所存在的一些问题，包括电抗器匝间短路保护灵敏度与可靠性、电流互感器暂态特性不一致对差动保护的影响等。介绍了新一代数字式电抗器成套保护装置的总体设计思想(双主双后配置)、新型高灵敏度高安全可靠的匝间短路保护原理以及考虑电流互感器暂态特性不一致的差动保护原理。新型电抗器匝间短路保护由自适应补偿的零序功率方向元件、零序阻抗元件、故障开放元件、谐波闭锁元件以及具有工频变化量浮动门槛的匝间短路保护启动元件共同构成。给出了这些保护原理的数字仿真、动模试验及现场运行结果。     

双回线路跨线故障及保护动作行为分析

以山西220 kV系统某线路的一次实际跨线故障录波数据为基础，分析了同杆双回线路保护安装处的电流电压特征，研究了该线路上4套不同厂家、不同型号常规微机型线路保护的动作行为，提出了同杆并架双回线保护选型应注意的问题。结果表明，异名相跨线故障期间，各端保护可以检测到零序电流，但无零序电压;变化量方向元件可以正确判断方向;采用零序电流 I · 0 和负序电流 I · 2A 构成的稳态量选相元件能正确选相;零序方向元件的动作行为不确定;相间测量阻抗增大、接地测量阻抗减小均不能正确反映故障位置。     

直流牵引系统馈线微机保护装置

直流牵引系统馈线远端非金属性小短路电流故障是直流牵引系统馈线保护的难点。文中阐述了电流变化量保护原理，分析了牵引馈线远端经电阻短路和电弧短路故障电流的变化特征；提出采用电流变化率为启动元件电流增量检测的主保护判据，并针对电弧故障电流变化特征提出电流增量辅助保护判据，两者相结合实现直流牵引系统馈线保护方案；详细分析了不同情况下保护判据的动作特性及整定原则；以该保护方案为基础研制开发了馈线微机保护装置，并通过了保护测试与现场试验。     

基于相角差的发电机定子接地保护方向元件

分析了发电机发生内外部单相接地故障后,机端和中性点侧3次谐波电压、基波零序电压和零序电流之间相角的变化关系。在此基础上,提出基于相角判别的新型发电机定子接地保护方向元件。该方向元件由2部分组成:对距中性点50%以内的定子绕组故障,利用机端和中性点两侧故障分量3次谐波电压的相角值相等且为负值的特点构成;对50%以上范围的定子绕组故障,由于零序故障电压和电流均相对较大,采用零序电压和零序电流相位的关系来识别故障方向。该方向元件构成原理简单,可以与目前现场应用的各种单相接地保护方案配合使用,具有较强的工程应用前景。     

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。     

直流馈入下的工频变化量方向纵联保护动作特性分析（三）非故障线路的方向保护

基于各种换相失败情况下的直流系统等值工频变化量阻抗特性,对非故障线路的工频变化量方向元件动作特性进行了理论研究,分析了直流换相失败暂态过程造成非故障线路方向元件所感受到的暂态功率方向突变的问题;在此基础上结合方向纵联保护不同的动作逻辑,对直流换相失败暂态过程引起非故障线路方向纵联保护误动情况进行了分析;基于PSCAD/EMTDC的仿真验证了理论分析的正确性。     

同杆并架双回线基于电流突变量的综合选相

相电流差突变量选相元件在单回线故障中具有良好的选相性能，但在同杆双回线跨线故障中可能误选相。利用六序故障分量的分析方法，分析了相电流突变量在同杆双回线跨线故障中的幅值和相位特征，给出了其相位比相方程。在此基础上，提出了一种运用测量阻抗和方向元件相结合的综合选相方法，并给出了选相流程图。仿真结果表明，在双回线简单故障和跨线故障时，基于单回线单端电气量的同杆并架双回线综合选相方法具有较理想的选相性能。     

方向高频保护负序功率方向元件的非全相运行性能分析

着重分析了负序方向元件在超高压线路中非全相运行时的工作情况，比较了各种电容电流补偿方法对负序方向高频保护元件的影响。EMTP仿真结果表明，线路两侧断线又发生故障时，基于故障分量的负序方向元件可以正确动作。     

同步发电机定子内部故障暂态过程及对保护的影响

利用基于多回路法的凸极同步发电机定子绕组内部故障暂态过程仿真程序，讨论了定子支路电阻和阻尼支路电阻对故障暂态过程及稳态的影响，分析了同步发电机并网运行时定子绕组故障暂态过程中的单元件横差保护、裂相横差保护、完全纵差保护和不完全纵差保护的灵敏度，认为对于没有制动电流的单元件横差保护灵敏度在暂态过程中得到了提高，但对有制动电流的裂相横差、完全纵差和不完全纵差保护的灵敏度则需要具体分析。     

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。     

羊湖电厂110kV线路零序功率方向元件带负荷试验

按绝对值比较原理构成的零序功率方向元件，在零序电流方向保护中应用极为广泛。在常规的模拟调试中难以直接模拟出运行状态下接地故障时的零序电流和零序电压，因此要正确判断零序功率方向元件接线的正确与否，应在带负荷状态下，用负荷电流通过人为改变保护用的电流互感器和电压互感器二次回路的接线方式，来达到试验目的。     

适用于特高压线路的差动保护分布电容电流补偿算法

从行波传播的角度分析了分布电容电流的形成机理，在此基础上提出了基于电流行波的新型分布电容电流时域补偿算法。新算法对于故障暂态和稳态过程中所产生的电容电流具有同样的补偿效果，而且不需要提高采样频率，不增加数据通信量。当线路内部无故障或线路中点发生故障时，新算法能完全补偿电容电流；当线路其他位置发生故障时，能够使动作电流与制动电流之比与电容电流被完全补偿时近似相等，从而有效地消除了分布电容电流对差动保护的不利影响。理论分析和仿真结果表明该补偿算法可应用于普通的特高压线路纵联差动保护。     

扩大单元接线发电机定子接地保护方案

指出现有定子接地保护应用于扩大单元接线方式发电机上的不足，提出基于零序方向元件的选择性定子接地保护方案。采用发电机机端零序电流、接地变压器二次侧电流以及发电机零序电压构造零序方向元件，零序方向元件的动作边界可灵活整定，能够准确判断发电机区内、区外单相接地故障。该方案已应用到微机型发电机保护装置中，现场模拟试验结果证明了该方案的有效性和可靠性。     

基于变压器中性点零序电流的方向元件

零序方向元件测得的零序电压实际为变压器的零序分压。随着电力系统的发展,变压器容量越来越大,其零序阻抗越来越小,导致保护上零序电压很小,不满足灵敏度要求,零序方向元件误动或者拒动。针对这一缺陷,通过分析变压器中性点零序电流和保护零序电流的相位关系,提出一种基于变压器中性点零序电流的方向元件。该元件以变压器中性点零序电流为参考,与保护零序电流进行比相,进而判断故障方向。经仿真验证,该方向元件动作准确、可靠。     

基于补偿电压的突变量方向判别原理

突变量理论广泛应用于电力系统微机保护。文中充分利用正、反方向故障时补偿电压突变量与母线电压突变量的变化规律，提出了基于补偿电压的突变量方向判别原理，详细分析了该判据在各种不同运行工况下的动作特性，并指出了该保护判据的基本整定原则及尚需注意的问题；此外，文中还针对方向保护所遇到的一些特殊问题进行了详尽的分析。     

分布式发电条件下的新型电流保护方案

根据分布式发电（DG）接入配电网后网络结构和故障电流的变化特点，提出了一种新型电流保护方案。该方案利用电流综合幅值的比较将故障范围缩小到一个故障搜索区域之间，然后利用该区域电流间的相位关系对故障线段进行定位。文中详细论证了故障搜索的电流幅值判据和故障判断的电流相位判据，并分别提出了其矩阵算法，该算法对DG投退造成的网络结构的随机变化具有自适应性，对智能电子设备（IED）故障具备一定的容错能力，满足DG接入对配电网保护提出的要求。利用IED进行分布式处理，降低了保护对通信系统的要求，同时，由于仅利用电流量进行故障搜索判定，工程上较容易实现。文中对该电流保护方案进行了算例仿真，证明了方案的正确性。     

三相同时刻采样值高灵敏启动元件

加速启动元件的动作速度有利于提高保护装置的动作速度。现有微机保护装置启动元件存在高阻接地故障和缓慢发展性故障时灵敏度不足的缺点；在系统发生振荡的情况下，相电流突变量启动元件可能误动。文中提出了基于三相同时刻的采样值的启动新算法。EMTP仿真和动模试验表明：这种算法具有不受系统频率偏差的影响、在振荡中发生故障不需要增加辅助判据就能灵敏地反映各种故障类型的优点。     

两相电流差的特性

提出了两相电流差电流的新概念，对该电流的特性进行了分析，并通过两个例子，说明其 在继电保护领域中的应用。其一：提出一种相间电流保护新判据，使得相间电流保护在各 种相间短路条件下都有相同的保护区，从而提高了相间电流保护的灵敏度，简化了动作值的 整定计算和灵敏度校验；其二：用两相电流差电流的一般表达式，对两相电流差工频变化量 的选相元件进行分析，加深了人们对该选相元件动作特性的认识。