多相补偿阻抗元件的研究与仿真分析

对输电线路距离保护多相补偿阻抗元件的工作原理和工作特点进行详细分析,提出2种多相补偿阻抗元件的判据确定方法.仿真分析结果表明,多相补偿阻抗元件可正确区分保护正向区内、正向区外及反方向故障情况,而且受过渡电阻的影响较小.     

基于电压反行波的特高压直流输电单端量线路保护

针对传统特高压直流输电线路电流差动保护快速性差、耐受过渡电阻能力有限等问题,提出一种基于电压反行波的单端电气量直流线路保护。综合考虑线路边界和直流输电线路对高频故障电压行波的衰减作用,结合发生区内、区外故障时故障行波传输特性发现：发生区内故障时,整流侧保护元件测得的高频电压反行波较大;发生区外故障时,保护元件在研究时段内测得的高频电压反行波较小,甚至近似为0。据此,可判别区内、区外故障。采用改进电压梯度法实现保护的快速、可靠启动。大量仿真结果表明,该保护方案能快速识别区内、区外故障,无需通信,能可靠保护线路全长,且耐过渡电阻能力强,不受分布电容影响。     

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。     

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。     

基于电压相量的直驱风电场联络线单相自适应接地距离保护

针对过渡电阻造成阻抗测量不准确引起风电场联络线单相接地距离保护拒动或超越的问题,分析了双电源系统电压相量平面特性。在此基础上,基于故障点与保护安装处的序电流关系,结合风电场侧的零序阻抗特点,建立了测量电压与故障点电压相位关系的表达式。根据故障点电压和整定电压的相位特性,考虑双馈风电机组的频率偏移特性,提出了直驱风电场联络线单相自适应接地距离保护方案,并对其动作性能进行了仿真验证。大量仿真结果表明,该保护方案判别原理简单可靠,有较强的耐受过渡电阻能力,不受风电场侧运行工况多变的影响,能够准确判别区内及区外故障。     

多相补偿接地距离继电器动作特性的分析与计算

按比较三相补偿电压与零序电流相位原理构成的多相补偿接地距离继电器具有容许较大过渡电阻的优点，是一种比方向阻抗元件更为合适的短线路接地故障保护方式。本文分析了该继电器在单相接地与两相接地故障时的动作特性，并讨论了反方向故障可能失去方向性，区外故障伴随振荡可能超越，以及零序电流助增的相位影响，相间电弧电阻的影响等问题。应用数字机对继电器的动作特性进行了计算，以校核分析的结果。还计算了方向阻抗元件的特性与多相补偿继电器进行比较。数字计算能计及电源各相序阻抗数值不等、阻抗角不同，以及负荷，相间弧光电阻等因素，可得出精确的结论。     

基于阻抗轨迹估计的自适应相间距离继电器

在双电源系统中，由于对侧系统助增电流的影响，保护测量到的阻抗会偏离故障线路的实际值，从而引起距离保护发生超越或缩短保护距离。正向经过渡电阻故障时，距离保护测量阻抗随着过渡电阻变化的轨迹可以利用故障前保护测量到的电压、电流，经过估算得到。通过对阻抗变化轨迹公式的推导和分析，提出一种基于阻抗轨迹估计的自适应四边形距离继电器的原理及实施方案。该继电器利用故障前系统正常运行时电压和电流的测量值，实时估计出阻抗变化轨迹，并自动调整继电器的动作特性。理论分析和仿真计算表明，提出的自适应距离继电器可应用于相间距离保护，可有效防止区外经过渡电阻故障时发生超越，同时在区内故障时提高耐受过渡电阻能力。     

不对称整定阻抗的多相补偿距离继电器在单相接地条件下的动作特性

采用单相补偿电压与相间补偿电压向量关系的多相补偿距离继电器能够有效防止系统振荡对距离保护的影响,补偿电压方程中整定阻抗相等,但该距离继电器在系统振荡较大且单相接地情况下反映故障相的动作元件存在拒动情况,以及反映非故障相动作元件存在误动情况;通过分析多相补偿距离继电器的动作方程,减小相间补偿电压的整定阻抗值和保持单相补偿电压整定阻抗值不变的不对称整定原则解决了上述问题,利用选相元件判断单相接地故障发生时刻相间补偿电压整定阻抗值,仿真计算结果有效证明了理论分析的正确性。     

具有抗过渡电阻能力的多相补偿距离继电器

多相补偿距离继电器不受系统振荡影响,但抗过渡电阻能力差,为此,提出一种具有抗过渡电阻能力的多相补偿距离继电器。通过对多相补偿距离继电器动作方程的分析,找到了过渡电阻在该动作方程中的作用项。整定点的零序电压具有同该作用项极相似的形式。通过在动作方程中引入整定点的零序电压,同时用保护整定点的电压代替故障点故障前电压,可提取该作用项。进而利用线路阻抗角和该项的实虚部,可减小或消除过渡电阻对多相补偿距离继电器的影响。基于以上原理,提出一种具有抗过度电阻能力的多相补偿距离继电器。理论分析和仿真计算证明了所提继电器具有良好的抗过渡电阻能力。     

新型和阻抗保护判据及其动作行为分析

和阻抗保护是解决高压输电线路保护单相高阻接地故障反应灵敏度不足问题的有效手段。通过对此类保护动作判据的分析,指出其动作灵敏性会受线路电容补偿方式影响,而其动作安全性则会受系统振荡影响。为解决上述问题,该文提出一种从根本上消除中长线路电容支接效应及系统振荡影响的新型和阻抗保护判据,并对所提保护判据选相跳闸能力、过渡电阻耐受能力及其应对振荡中故障的动作性能进行理论分析,指出和阻抗继电器存在区内故障时无选相跳闸能力的缺陷,并设计一种阻抗型的稳态量选相判据,与和阻抗继电器主判据配合,实现区内故障的选相跳闸。通过理论分析和仿真试验验证所提和阻抗判据和选相判据的有效性和优越性。     

变压器低压侧故障远后备保护分析及解决方案

对于线路一变压器接线形式的110 kV线路保护的远后备保护,保护的范围为变压器低压侧母线处故障情况下,须考虑到由于变压器的接线组别、变压器的阻抗值等情况对线路保护元件的影响.针对变压器低压侧母线处故障时进行了详细的分析,根据故障时的正、负序电压和电流等分析,采用了不反应负荷阻抗、三相短路、系统振荡的多相补偿阻抗继电器和仅反应三相短路的上抛圆特性阻抗继电器相结合的解决方案,并进行了完整的变压器远后备保护方案的分析和Hypersim验证,不论从软件算法上、可靠性上都给予肯定,而且整定简单.便于现场运行实施.     

基于谐波测量阻抗偏差的接地极线路保护新方法

针对目前特高压直流输电系统接地极线路保护存在死区的问题,提出了一种基于谐波测量阻抗偏差的接地极线路保护新方法。在不同故障工况下推导了接地极线路的谐波测量阻抗表达式,利用阻抗表达式分析了正常运行工况与故障工况下谐波测量阻抗的偏差特性。在此基础上,提出了基于谐波测量阻抗偏差的接地极线路故障保护判据。利用PSCAD/EMTDC进行仿真验证,仿真结果表明,所提保护方法较传统保护方法可有效检测到接地极线路发生的各种故障,耐受过渡电阻能力强,且不存在保护死区。     

基于测量波阻抗的母线保护新方法

为避免电流互感器饱和对母线保护的影响,提出一种基于测量波阻抗的母线保护新方法:对母线区内、外故障的情况进行了理论分析,当发生母线区内故障时,所有线路的测量波阻抗的极性均为负,幅值近似相等;当母线发生区外线路故障时,故障线路的测量波阻抗的极性为正,且其幅值远小于非故障线路的测量波阻抗的幅值;通过对母线上各线路的测量波阻抗的极性和幅值进行比较即能判断母线故障类型。此外,还对该母线保护新方法的实现方案进行了探讨,得到了可行的保护实现方案。理论分析及EMTP仿真表明,基于测量波阻抗的母线保护方法基本不受故障类型、故障过渡电阻、故障距离和故障初始角的影响,且能体现行波的本质,保护方法可靠、有效。     

大串补线路电流差动保护拒动因素及改进保护方法

大串联补偿设备在超高压输电系统中得到越来越广泛的应用,伴随着复杂多系统的互联,含大串联补偿设备的线路(简称串补线路)在特定运行方式下出现线路背侧系统阻抗较小,可能导致线路内部故障时系统电流反向,此时串补线路电流差动保护可能会因灵敏度不足而拒动。基于此,详细分析了串补线路电流反向的原因及其对差动保护的影响。重点对不同串补度、系统功角差和过渡电阻等影响因素下的差动保护的动作特性进行研究。进一步地,为解决差动保护拒动问题,提出一种基于串补线路两侧电流幅相综合制动的电流差动保护改进判据,该判据能够有效解决串补线路内部故障时灵敏度降低的问题。仿真结果显示,相比传统差动保护,改进方案能够明显提高保护灵敏度。     

微机保护整定运行若干问题探讨

讨论了零序互感对接地距离补偿系数和零序保护Ⅰ段的影响,分析了阻抗继电器躲过渡电阻的问题,提出了后备保护简化配合的方法。     

UHVDC接地极线路短路阻抗特性及阻抗监视系统死区研究

针对现有特高压直流接地极线路阻抗监视系统（简称阻抗监视系统）存在的拒动问题,从理论上推导了接地极线路在不同短路故障条件下的故障阻抗表达式,并验证了理论推导的正确性。在获得故障阻抗表达式的基础上,考虑不同过渡电阻、故障距离和接地极线路长度的影响,研究了接地极线路故障阻抗和正常运行时阻抗的差异规律,分析了阻抗监视系统在不同故障条件下的适应性,阐述了阻抗监视系统的拒动机理。研究结果表明,现有阻抗监视系统存在保护死区,难以正确反映高阻、远距离故障,特别是当接地极线路的长度为注入信号线模半波长的整数倍时,若单回线故障距离为注入信号四分之一线模波长的奇数倍时,阻抗监视系统将发生拒动。     

SVM based zonal setting of Mho relay for shunt compensated transmission line

Presence of shunt FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) device significantly affect the performance of protection system and may create security and reliability issues. This paper introduces a novel approach for zone identification in transmission line employing shunt FACTS devices such as Static Var Compensator (SVC) and Static Synchronous Compensator (STATCOM). The technique depends on the modified apparent impedance seen by the impedance relay for all possible operating conditions. In this technique the Support Vector Machine (SVM) is used for discriminating faulty zone (zone 1 or zone 2). In addition an optimization technique viz. Genetic Algorithm (GA) is used to optimize SVM parameters. A typical 230 kV system was simulated in PSCAD/EMTP software and the results show that the proposed scheme is secure, accurate and reliable under the wide variation in power system parameters like load angle, fault resistance, fault location, inception angle and compensation level.     

基于自适应制动补偿系数的有源配电网电流纵联差动保护

为了解决传统的三段式电流保护难以适用于有源配电网的问题,通过分析含不同类型分布式电源的配电网正序电流故障分量在区内外故障时的幅相特征差异,提出一种基于自适应制动补偿系数的电流纵联差动保护新方法。该方法采用改造后的e指数函数构建制动补偿系数,根据线路两侧正序电流故障分量的相位差和幅值比自适应决定补偿制动电流的程度。为有效应对不可测负荷分支给保护可靠性带来的消极影响,利用比幅式方向阻抗继电器的动作方程构造辅助判据。仿真结果表明,与传统电流纵联差动保护相比,该方法能够满足各种故障场景下有源配电网的保护需求,且灵敏度高,可靠性、耐受过渡电阻能力和抗时间同步误差能力强。     

Ground distance relay Compensation based on fault resistance calculation

The fault resistance introduces an error in the fault distance estimate, and hence may create an unreliable operation of a distance relay. A new compensation method based on fault resistance calculation is presented. The fault resistance calculation is based on monitoring the active power at the relay point. The compensated fault impedance measures accurately the impedance between the relay location and the fault point. The relay has shown satisfactory performances under various fault conditions especially for the ground faults with high fault resistance. This new compensation method avoids the under-reach problem in ground distance relays.