特高压电流差动保护方案研究

特高压1000kV输电线路分布电容更大,由分布电容引起的暂态电容电流对线路的保护影响更大,因此研究1000kV输电线路的特点及暂态过程对保护的影响很重要。分析了1000kV输电线路的特殊性,给出了暂态电压电流的仿真波形,介绍了基于不同电容电流补偿方法的线路差动保护判据,通过分析和大量的仿真验证了几种判据在1000kV输电线路中应用的优缺点及需要注意的问题,为特高压输电线路电流差动保护方案提供一定的参考。     

特高压直流输电线路单端电流方向暂态保护

提出一种特高压直流输电线路单端电流方向暂态保护方法。来自特高压直流输电线路本侧区外和来自对侧的故障电流在突变方向上具有明显的差异,据此判断故障信号来自对侧还是本侧区外;如故障信号来自对侧,则利用希尔伯特黄变换求出故障信号的第一个固有模态函数(IMF1)瞬时频率,提取瞬时频率最大值从而判断故障位于对侧区内还是区外。给出一种特高压直流输电线路单端电流暂态保护方案。在PSCAD仿真平台上对提出的方法进行仿真验证。     

一种特高压直流输电线路单端电压暂态保护原理

平波电抗器、直流滤波器、PLC滤波器构成特高压直流输电线路现实边界。分析特高压直流输电线路边界以及特高压直流输电线路的频率特性,研究特高压直流输电线路以及边界对故障暂态电压信号高频量的衰减作用。分析现有特高压直流输电线路暂态保护原理的保护范围,指出现有利用保护元件区分本侧区内外故障的特高压直流输电线路暂态保护原理并不能实现特高压直流输电线路全线保护。综合考虑特高压直流输电线路边界和线路对故障暂态信号高频量的衰减作用,提出利用保护元件区分对侧区内外故障的特高压直流输电线路单端电压暂态保护原理。建立云广特高压直流输电系统实际参数仿真模型,对所提出的特高压直流输电线路单端电压暂态保护原理进行仿真验证。     

基于频率特性的合闸于故障线路选相

为了对合闸于故障保护进行快速选相,利用合闸于正常线路和故障线路时所存在的暂态信号频域特性,通过对合闸于不同故障情况下,输电线路所产生的暂态电流进行FIR带通数字滤波分别得到各相相应的高低频电流值,进而对三相电流的6个高低频分量进行能量比较来判别故障相别、故障类型。进行了大量Matlab仿真实验表明该方法下都能基本正确地快速选出故障相,因而为加快暂态量保护提供有益的参考。     

基于测后模拟原理的半波长输电线路暂态量纵联保护

针对特高压半波长超长的输电距离带来的继电保护难题,提出基于测后模拟原理的半波长输电线路暂态量纵联保护方法。特高压半波长交流输电具有传输距离远、输送容量大、全线无功自平衡等优点,可以作为未来清洁能源电力输送的一种可选方案。通过分析现有输电线路保护方法对于半波长交流输电线路的不适用性,对特高压半波长输电线路在区内外故障情况下,推导至中点的暂态量电流和的绝对值在短时窗内积分方向的不同进行理论分析;以贝杰龙模型为基础,利用测后模拟原理构成输电线路暂态量纵联保护方法,进行仿真实验;进而判别输电线路单相接地故障时故障初始角、故障位置和过渡电阻对故障判据的影响。仿真实验证明,此方法构成的保护计算精度高,相较于工频量构成的保护其动作速度更快且几乎不受过渡电阻、故障距离及故障初始角变化的影响,理论分析与实际的仿真结果相一致。     

基于电流特征量相关系数的UHVDC线路纵联保护新原理

特高压直流输电线路长、发生故障概率大,其常规纵联电流差动保护的快速性较差且耐受过渡电阻能力有限。相关系数可定量描述两个变量的变化趋势,且不受变化幅度影响。为此,首先立足直流线路故障暂态特性,利用两端电流和、差计算相关系数,构造了判据特征量。其次,基于判据特征量在区内、外故障的不同特性,计及直流输电系统控制特性,提出了纵联保护新原理。该原理无需电容电流补偿,耐受过渡电阻能力和快速性优于常规纵联电流差动保护;且对信道要求低,利于工程应用。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证了新原理的有效性。     

利用多端暂态电流的高压输电线路保护新算法

该文提出了一种基于多端暂态电流小波变换的高压输电线路的保护算法.在对高压输电线路及母线对高频暂态电流衰减作用分析的基础上,得出了利用暂态电流实现保护的方法,并提出了综合利用多端暂态电流信息的保护算法,以及相应的保护定值设定依据,使保护动作更加可靠,可保护线路的全长,且整定方便.EMTP仿真结果证明此算法对不同的故障情况以及线路接线方式均可正确判断.     

EHV输电线路单端量电流暂态保护探讨

介绍基于多分辨分析的Mallat快速小波分解算法。讨论了EHV输电线路故障电弧及产生的暂态电流的特点和单端量电流暂态保护基本原理，利用小波分析的去噪和时频局部化特性，建立了基于多分辨分析的单端量电流暂态保护启动判居和跳闸判据。借助EMTDC仿真分析软件，研究一实际电网EHV输电线路故障电弧特点，探讨了单端量电流暂态保护机理的可行性。     

半波长输电线路故障暂态过电压特性研究

阐述了半波长输电线路故障暂态过程的沿线电压分布特性,构建了典型特高压半波长输电线路的仿真模型,采用电磁暂态计算程序对线路单相接地故障、自动重合闸过程的过电压进行了分析,研究了线路传输功率、人工调谐网络、线路长度等因素对线路故障暂态过电压的影响。分析了沿线装设多组避雷器对半波长输电线路故障暂态过电压的抑制效果,研究了避雷器的安装位置与安装数量对故障暂态过电压水平的影响。仿真结果表明,沿线装设5组避雷器时,半波长输电线路故障暂态过电压水平可限制在1.60 pu以下,但对避雷器的通流容量要求较高。研究结果为发展半波长交流输电技术提供了参考依据。     

带并联电抗器的时域电容电流补偿算法

电容电流使特高压输电线路电流差动保护性能变差,采用常规的电容电流补偿算法,虽对电容电流进行了补偿,但仍存在线路区内故障时受故障点影响导致补偿不精确的问题。为此,提出了一种基于故障测距的时域电容电流补偿算法。该补偿算法利用了故障暂态特性,能补偿部分暂态电容电流,可在不提高动作电流门槛值的情况下保证电流差动保护的可靠性。对1 000 k V带并联电抗器的特高压输电线路采用该算法进行仿真,对电容电流进行了精确补偿,在保证区外故障可靠性的同时,大大提高了区内故障时的灵敏度,验证了该算法的有效性和正确性,可作为特高压输电线路电流差动保护的补偿算法。     

超高压长线的分相纵差保护方案设计

单一的差动保护判据无法兼顾超高压长线保护对灵敏性、速动性和可靠性的要求。文中利用相关分析结合各种判据特点设计了一个总体性能最优的综合方案，即用速动的相关差动判据反映严重故障，用高灵敏差动判据经长延时反映轻微故障，用灵敏的故障分量差动反映其他故障，用相量差动判据反映转移性和发展性故障。ATP的仿真初步证实：该方案具有反时限的动作特性，抗电容电流能力强，可反映高阻故障，满足了超高压长线快速、灵敏、可靠的要求。     

基于线模电流故障分量的高压直流输电线路纵联保护方案

针对现有高压直流输电线路纵联保护受分布电容影响大,动作速度慢从而导致系统闭锁这一问题,提出了一种不受分布电容影响的高压直流输电线路方向纵联保护方案。通过分析模电流传输特性得到线模电流具有受分布电容影响小的特点。基于输电线路线模阻抗推导了区内和区外故障下线路两侧测点电流幅值特征,从而利用整流侧和逆变侧测点线模电流故障分量幅值比的差异作为保护判据,构建了区内外故障识别方案,并通过理论分析为保护阈值选取提供了依据。仿真结果表明,所提保护方案能够可靠识别区内外故障,保护动作不受分布电容影响,对采样和通信要求不高,并具有较强的耐过渡电阻能力和抗噪性。     

特高压分布电容对电流差动保护的影响分析及对策

在全球能源互联网的背景下,特高压输电技术迅速发展。特高压线路的分布电容对电流差动保护会产生不利影响,因此详细分析了分布电容对电流差动保护影响机理,并进一步分析了不同故障形式下动作电流的相角特征,进而提出了基于动作电流相角信息的电流差动保护动作逻辑。仿真结果验证了所提逻辑可以有效避免分布电容对差动保护产生影响。     

特高压同杆双回线的环流不平衡及其影响

同杆双回输电线路是特高压输电系统发展的必然趋势。分析了同杆双回线的导线排列形式及其阻抗矩阵的特点,在此基础上研究了同杆双回线电流的序分量,指出除穿越性不平衡电流之外,同杆双回线在正常运行或区外故障情况下可能出现明显的环流不平衡电流,且该环流不平衡受导线排列形式、区外故障类型等因素的影响。通过对特高压同杆双回线的仿真验证,定量分析得到环流不平衡度的大小,并阐述了环流不平衡电流对继电保护以及线路损耗的影响等。     

特高压输电线路保护的方案研究——纵联差动保护

根据特高压输电线路结构和运行特点,通过建立750kV特高压输电线路的RTDS实时数据仿真系统数学模型进行仿真,结合仿真数据介绍750kV输电系统的电气特征,着重分析了线路的电容电流、谐波分量、非周期分量等对分相电流差动保护的影响,并针对问题提出具体的对策,仿真测试结果表明,该文提出的差动保护方案解决了750kV特高压输电线路系统对差动保护影响,同时简要介绍了光纤差动保护的整体配置及实现方案。     

稳态量分相电流差动保护判据制动特性的改进

定义了区内故障穿越电流。对穿越电流的研究显示,传统稳态量差动保护区内故障时的保护灵敏度受负荷电流影响大,带过渡电阻能力与故障点位置相关。通过在制动特性中引入穿越电流,提出了一种改进的稳态量电流差动判据。理论分析表明:改进判据与传统稳态量差动保护判据区外故障的安全性完全相同,但改进判据在区内故障的灵敏度以及带过渡电阻能力大大提高了。对一条750kV线路故障和保护的仿真试验,证明了改进判据的上述优越性,是一种比较理想的超特高压输电线路电流差动保护判据。     

特高压输电线分相电流相位差动保护的研究

针对传统相位差动纵联保护反应各种故障的灵敏度不同的缺点以及特高压输电线路的分布电容较大等特点,提出了基于贝瑞隆模型实现特高压输电线路分相相位差动纵联保护的新原理。介绍了利用贝瑞隆模型计算输电线路故障的方法,推导了实现分相相位差动纵联保护的判据及闭锁角的整定原则,综合分析了各种故障状态下保护的动作情况,解决了各种故障下的故障判别以及特高压线路上的大电容电流影响等问题。提出了用于故障后1～2个周波的基于电流故障分量的分相相位差动保护新原理,大大提高了保护承受过渡电阻的能力和动作速度。用ATP和Matlab仿真证明了该原理的正确性和用于特高压输电线的优越性。     

基于稳态特性的特高压半波长与直流混联系统电压无功控制

基于半波长输电系统准稳态模型,建立了特高压半波长与直流混联系统,即通过直流线路异步联网的系统间接入半波长输电线路的系统方程,结合直流线路滤波器投切、送受端无功补偿装置等,研究了半波长输电线路两侧端口处系统电压和无功特性,提出了半波长不同送电功率和直流运行功率变化时基于系统的稳态潮流特性的特高压半波长与直流混联系统的送受端联合电压无功控制方案,分析了不同送电功率和负载功率因数情况下半波长输电线路的电压和电流分布特性,以及直流运行功率变化对半波长输电系统潮流电压的影响。     

基于ATP-EMTP的交流特高压试验示范工程建模及仿真

基于晋东南—南阳—荆门交流特高压试验示范工程提供的参数,采用电磁暂态程序ATP-EMTP建立了1 000 kV交流输电系统的模拟仿真系统。利用该模型不仅可以对保护方案进行有效的验证或者作相应的改进,而且可以帮助运行检修人员更轻松地了解特高压一些运行特性,比如电容电流、励磁涌流、潜供电流、合闸过电压等等。