基于虚拟电容式电压互感器的能量平衡保护

容式电压互感器(CVT)传变特性使继电保护装置获得二次电压和电流瞬时值不再满足被保护输电线路分布参数模型，影响了能量平衡保护的可靠性。该文提出基于虚拟CVT的能量平衡保护新方案。该方案将保护获得的电流量经过虚拟数字CVT传变后，再进行能量平衡保护计算。为论证基于虚拟CVT能量平衡保护的可靠性，文中从理论上分析均匀输电线路分布的电压和电流量经过同样的CVT传变后，暂态电压与电流的相互关系仍满足输电线路分布参数模型，并进一步推论出线路分布电压和电流量经过相同的线性电路传变后其相互关系也不发生改变，这就为输电线路保护应用传变后信息量提供了理论参考。最后用ATP仿真验证基于虚拟CVT能量平衡保护新方案。     

远距离输电线路等传变瞬时值差动保护

研究表明线路分布电压、电流经过相同的线性电路传变后，其相互关系仍符合原线路分布参数模型，工频附近的电压信号在线路上接近线性分布。在此基础上，提出一种用于远距离输电线路保护的等传变瞬时值差动保护方法，该方法从线路一次电气量到用于差动保护计算的瞬时值，电压和电流经过的传变环节基本相同。首先将电流采样值经虚拟数字CVT处理，然后对电压和电流采样值通过相同的低通滤波处理。由线路电压瞬时值分别实时计算出流入并联电抗器和流入线路Π型等值电路两侧电容的电流瞬时值，再从线路每侧电流除去这两部分电流，用得到的新电流瞬时值作常规采样值差动和故障分量采样值差动保护计算。ATP仿真表明，等传变瞬时值差动保护可靠性高、动作速度快、耐过渡电阻能力强、具有选相能力。     

超高压线路等传变快速距离保护

基于输电线路等传变理论分析可知,电容式电压互感器(capacitive voltage transformer,CVT)的暂态特性会造成参与距离保护计算的电压和电流经过的传变环节不一致,是引起距离保护暂态超越的重要因素。因此提出一种等传变快速距离保护方案,使保护安装处的三相电压和电流与故障点电压经过相同的传变环节,新方法主要包括3个步骤,即故障点电压的重新构造、虚拟数字传变以及求解R-L模型微分方程。ATP仿真结果表明,所提方法能有效地减小了CVT引起的暂态误差,故障后15 ms左右测距误差不超过5%,明显优于基于CVT暂态误差估计或系统线路阻抗比的各种自适应保护算法(测距误差不超过5%一般需要30 ms以上)。     

不受电容式电压互感器暂态特性影响的距离保护

受电容式电压互感器(capacitive voltage transformer,CVT)暂态特性的影响,高压输电线路距离保护易发生暂态超越而误动,影响电力系统的安全稳定运行。提出了一种不受CVT暂态特性影响的距离保护新原理。该原理以CVT能够正确传变工频量为基础,通过基于矩阵束的准确工频量提取方法计算保护安装处电压电流的工频量,利用贝瑞龙模型计算长距离输电线路整定点处的电压和电流,最终以整定点为观测点,通过传统的距离保护算法与方向元件配合确定故障点的位置,该原理不受CVT暂态特性的影响,同时考虑了长距离输电线路分布参数效应对距离保护的影响,具有较好的性能,仿真结果验证了所提算法的有效性。     

基于低频电气量的超高压交流线路出口故障快速保护

为提升超高压交流线路出口故障的动作速度,提出一种基于低频电气量的出口故障快速保护方案,该方案由高速方向元件和出口故障快速识别元件构成。其方向元件利用系统等值阻抗上"测量电压降落"和"计算电压降落"的变化趋势确定故障方向;通过比较"故障残压"和"整定电压"在故障后一段时间内绝对值积分,快速判断是否发生出口故障。利用低频电气量降低了对采样率的要求;基于输电线路等传变原理,提出了克服电容式电压互感器暂态传变特性对出口故障快速识别元件影响的方法。仿真分析表明该出口故障快速动作方案能够快速可靠地判断出口近区故障方向,实现出口金属性故障快速切除。     

一种新型电流极性比较式方向元件

为克服电容式电压互感器(capacitor voltage transformer,CVT)暂态传变特性差对行波极性比较式方向元件可靠性和灵敏性的影响,提出一种工频电流量极性比较式方向元件。该元件利用故障前电流和故障分量电流之间的极性关系来确定故障方向。由于所提方向判据与故障电压量无关,因此从原理上避免了CVT暂态传变特性对方向元件可靠性和灵敏性的影响。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果表明,该元件能够快速可靠地确定故障方向,其性能不受故障初始角、过渡电阻、噪声和负荷状态的影响。     

基于有源电子互感器的输电线路等传变差动保护

罗氏线圈电子式电流互感器的积分环节会放大传变误差,可能造成电流传变严重失真,导致保护误动。针对此问题,提出了线路保护直接采用罗氏线圈微分电流信号输出的改进思路。并以差动保护为例,提出了一种基于有源电子互感器的输电线路等传变差动保护方法。该方法直接采用罗氏线圈输出的电流微分信号进行计算,将用于电容电流补偿计算的电压信号经虚拟罗氏线圈数字传变处理,保证电压电流信号经过相同的传变环节。仿真和试验结果表明,新方法在区内故障时可快速动作,且消除了积分环节引入的传变误差对差动保护的影响,降低了电压电流传变差异对保护精度的影响,性能优于现有差动保护方法。     

基于电压和电流突变量方向的高压直流输电线路保护原理

对高压直流输电线路故障暂态特征的分析发现,直流线路两侧保护测量处电压突变量与电流突变量的方向特征在发生线路区内和区外故障时不同,由此构成高压直流输电线路保护原理。文中给出了电压、电流突变量方向判别判据和门槛值整定原则,并构造了相应的保护判据。对实际高压直流输电系统仿真的结果表明:提出的保护原理在双极直流输电系统的多种可能运行方式下、各种故障情况下都能正确识别区内、区外故障;在区内故障性雷击、高阻抗接地和极—极故障时能够准确动作。另外,该保护原理对通信通道、采样频率和数据计算速度要求不高。     

基于等传变思路的超高速输电线路保护研究与开发

提出了基于等传变思路的系列超高速线路保护新技术,包括基于单端暂态信息的输电线路解微分方程算法距离保护以及基于双端暂态信息的采样值差动保护。通过利用等传变思路有效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干扰噪声对保护算法精度和速度的不利影响,同时针对性地提出了出口三相短路故障的加速动作方案。基于现有的保护软硬件平台实现了新型线路保护,实验室检测表明单端量保护算法针对出口三相短路故障的动作时间小于2.7 ms,双端量差动保护算法全线动作时间小于5.8 ms。所提保护新技术可以有效应对电力电子化电网中故障暂态特性复杂多变、对故障清除速度要求极高等线路保护面临的新挑战。     

基于OVT的EHV输电线路暂态电压保护的研究

主要介绍基于光学电压互感器（OVT）的EHV输电线路暂态电压保护的研究方法。介绍了光学电压互感器OVT的结构和原理,分析了EHV输电线路故障高频暂态分量产生的原因,并根据OVT能够正确传变高频暂态分量的特点,分析了基于故障电压分量的单端暂态电压保护的原理,最后分析了光学电压互感器与继电保护的接口问题。     

基于电压降落比较的高压架空线路断线保护原理

针对现有保护装置无法应对高压架空线路因断线故障造成的安全问题,提出了一种基于电压降落比较的高压架空线路断线保护原理。新原理使用架空线路两端电压采样值获得线路各相“测量电压降落”,采用均匀传输线路阻抗矩阵以及线路两端电流采样值计算得到线路各相“计算电压降落”,通过比较两种电压降落的瞬时值构成架空线路断线快速识别判据。仿真结果表明,所提断线保护原理动作速度快,可靠性高,在轻载情况下仍具有较高灵敏度。     

风电场送出线等传变距离保护

分析了具备低电压穿越(LVRT)能力的双馈式风电场送出线路故障暂态特性。风电送出线路风场侧保护测得的电压与电流主要频率分量不一致,致使传统的依据工频电压、电流相量的距离保护元件动作性能受到严重影响,无法正常工作。基于输电线路时域模型的解微分方程算法不涉及信号的频域信息,可以克服送出线电压、电流主频不同带来的影响,但受高频分量的影响较大。等传变距离保护相较传统的解微分方程算法,增加了低通滤波及故障点电压重构两个环节,显著改善了算法的测距性能。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,线路不同位置处发生不同类型故障时,等传变距离保护算法均可以实现快速、准确测距。     

基于故障点电压实测的线路距离保护新方法

基于长线方程实时计算线路故障点电压,实现线路故障点电压准确测量。故障后沿线电压降落幅值呈现物理分布特性:保护区内故障时,保护安装处到故障点的电压降落幅值小于保护安装处到保护整定范围处的电压降落幅值;保护区外故障时,保护安装处到故障点的电压降落幅值大于保护安装处到保护整定范围处的电压降落幅值。基于此特性,提出一种线路距离保护新方法。该方法与方向元件配合使用,适用于单相接地故障和相间故障的整个故障过程的Ⅰ段保护,原理上消除了故障点电压的影响,具有良好的耐高阻和抗负荷电流影响的能力。PSCAD仿真分析和500 kV线路录波数据测试表明,该方法动作性能优于传统距离保护,具有良好的现场实用价值。     

互感引起的零序方向保护误动分析与对策

某220 kV线路高频零序方向保护在区外故障时误动,保护动作前的电压波形存在明显畸变。通过对电压波形进行谐波分析,发现电容式电压互感器（CVT）暂态特性持续时间比较短,一般在5~10 ms,而零序方向保护动作出口在20 ms以后,从而排除了CVT暂态特性不良引起零序方向保护误动的可能性。同时根据线路两侧零序电压、零序电流及零序阻抗,计算出线路上存在感应电压,从而确认相邻线路互感是导致零序方向保护误判的原因,并有针对性地提出负序电流开放零序方向保护的改进措施。     

基于双端信息的高压架空线断线故障识别原理

高压架空线路受外力和雷击影响容易发生断线故障,而目前的线路保护装置需要故障线路落地后才能准确对断线故障进行识别。针对目前缺乏专门的断线故障保护方法的问题,提出一种基于双端信息的线路断线故障保护新原理。新原理利用线路两端的电压、电流信息,分别计算各相线路"计算电压降落"和"测量电压降落",并根据两种电压降落之差的幅值和线路电流的大小,实现了断线故障的快速可靠识别。最后,在PSCAD/EMTDC平台对所提保护原理进行了仿真验证。     

计及换流站控制特性的多端混合直流输电系统故障暂态计算方法EI北大核心CSCD

精确的故障暂态计算是多端混合直流输电系统参数设计及其控制保护策略研究的基础。为此,该文计及不同换流站的控制特性,提出一种适用于多端混合直流输电系统的故障暂态解析计算方法。首先,分别构造考虑LCC整流站和MMC逆变站控制系统的复频域等值模型,建立计及直流架空线路频变特性的分布参数模型,推导多端混合直流系统的节点阻抗矩阵。在此基础上,计算故障节点电压和故障支路电流的复频域值,再利用拉氏反变换获得电压和电流的时域值。最后,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件搭建三端混合直流输电系统模型,对所提故障计算方法的准确性和快速性进行仿真验证。     

VSC-HVDC频变参数电缆线路电流差动保护新原理

电压源换流器型直流输电（voltage source converter HVDC,VSC-HVDC）控制系统复杂,故障承受能力差,且多采用参数频变特性明显的电缆线路。提出一种频变参数电缆线路电流差动保护新原理。它建立在分布参数模型基础上,由两端电气量分别计算线路中点电流,并由此构造差动判据。为计算频变参数线路沿线任一点电流,提出一种计算沿线电流分布的新方法。仿真结果表明,该保护都能灵敏可靠地区分区内外故障,且对采样频率要求低,不受线路频变参数和分布电容的影响。     

高压直流输电线路单端暂态量保护装置的技术开发

针对传统直流线路主保护存在灵敏度不足、可靠性差等问题,基于现有直流输电工程控制保护平台硬件设备及软件环境,研究开发了仅利用单端暂态信号的新型直流输电线路主保护装置。保护原理基于直流输电线路边界对高频电压信号的阻隔特性,由启动元件、暂态量方向元件、边界元件、故障极判别元件、雷击干扰判别元件组成。利用实际直流输电工程进行二次系统调试时所采用的RTDS仿真模型及现场控制保护设备,对直流输电线路单端暂态量保护装置进行了直流输电控制与保护系统出厂试验中所有线路保护项目试验,结果表明,直流输电线路单端暂态量保护装置能够准确、快速区分线路区内外故障及雷击干扰,适用于不同直流输电工程,并且保护原理可靠、计算量小、无需更换门槛值,有很强的实用性。     

利用电磁式电压互感器实现小电流接地系统行波故障定位和选相

提出利用电磁式电压互感器传变暂态行波信号,实现小电流接地系统各种故障类型快速识别和故障准确定位。建立了电磁式电压互感器行波传变特性分析模型,并以实际的电压互感器参数为例对其行波传变特性进行了研究,研究结果表明,电磁式电压互感器能够有效传变行波波头,满足行波故障测距要求。分析了三相电磁式电压互感器的行波传变特征及规律,分析发现,单相接地故障和各种短路故障暂态行波信号都以一定的规律有效传变到电磁式电压互感器二次侧,在此基础上,提出利用二次侧的暂态行波信号实现线路故障快速定位以及各种故障类型快速识别的原理与方法。现场试验结果证明了所述方法的正确性。     

基于故障暂态过程的半波长输电线路差动保护策略（英文）

由于超长输电距离引起的分布电容较大,传统保护不能直接应用于半波长输电线路(half-wavelength transmission line,HWTL)。该文提出一种基于故障暂态过程的新型保护策略,利用方向行波原理对半波长输电线路进行保护。为了识别故障方向,对半波长输电线路各终端的方向行波进行电压和电流的计算,并以10k Hz的采样频率记录。随后,采用低采样频率的暂态波形积分来代替行波波头的精确检测。然后,利用短时窗暂态波形积分的商值来判别区内故障和区外故障。如果故障发生在半波长输电线路,则两个终端的商值接近1。相反,区外故障的情况下,则终端的商值远大于1。最后,通过PSCAD/EMTDC进行仿真,验证了所提出的差动保护策略的鲁棒性。