基于功率比的带并补电抗风电送出线自适应单相重合闸策略

工程应用中,带并补电抗的风电送出线单相重合闸套用常规输电线路单相重合策略,重合前不判定故障性质,易重合失败,对所联风电场和系统造成二次冲击;现有输电线路自适应单相重合闸策略应用于风电送出线时,易受其多变运行工况的干扰。文中通过对故障相有功、无功功率比故障前后变化特性的分析,提出了一种基于功率比的带并补电抗的风电送出线自适应单相重合闸策略。理论分析及仿真验证表明,该策略能够适应风电送出线多变的工况,对送出线的故障性质做出快速、准确的判定,并且不受过渡电阻和故障位置的影响。     

带并补的超高压输电线路单相自适应重合闸新判据

带并联电抗器的超高压输电线路发生单相瞬时性故障时,二次电弧熄灭后断开相端电压及并联电抗器电流因含有自由振荡分量而呈现拍频特征,永久性故障时则基本为基波量。在分析故障相断开后的序网的基础上,给出了自由分量频率的正确计算方法,提出了利用正弦函数的正交性检测自由分量从而快速判断故障性质的拍频新判据,有效解决了拍频周期较长时利用现有判据判断故障性质所需时间较长的问题。该判据原理简单,判断速度快且具有较高灵敏度。仿真实验验证了所得结论。     

带并联电抗器的交流特高压输电线路单相自适应重合闸故障识别方法

为使单相自适应重合闸避免重合于永久性故障,需对线路故障类型进行准确的识别。笔者针对带并联电抗器的交流特高压输电线路,计算瞬时性故障与永久性故障时中性点小电抗电压与故障线路端电压幅值比,分析发现,两种故障情况下其比值明显不同,因此利用中性点小电抗与故障线路端电压幅值比为判据,可准确判别瞬时性与永久性故障。大量ATP/EMTP仿真结果表明,该方法可以有效识别不同故障类型,且判别方法简单可靠性高。     

基于Prony算法的单相自适应重合闸故障识别方法

基于电压互感器“带通”特性及实际系统工频分量的特点，提出了一种适用于带并联电抗器的特高压输电线路单相自适应重合闸故障识别方法。首先，利用ATP-EMTP电磁暂态软件建立电弧模型；其次，使用Prony算法求取工频衰减因子，并计算固定时间窗内的衰减因子比；最后通过比较瞬时性故障和永久性故障衰减因子比的差异提出故障识别判据。通过大量仿真及计算表明，无论故障点位置在哪，该方法均能够正确、有效识别瞬时性故障和永久性故障。     

电压相位特征的线路单相重合闸故障识别判据

针对现有超/特高压交流输电线路单相重合闸存在盲目合闸引发二次冲击的问题,提出一种利用断开相端电压工频分量相位特征的单相自适应重合闸永久性故障识别方法。瞬时性故障时,断开相两侧端电压的电容耦合工频分量同向,电磁感应工频分量反向,两侧端电压的相位差在0°～90°,波形呈正相关;而永久性故障时,断开相两侧端电压工频分量主要由相位相反的电磁感应分量构成,两侧端电压的相位差在90°～180°,波形呈负相关。利用端电压互相关系数反映两侧电压的相位特征以实现单相永久故障判别,同时为了避免误判远端永久性故障为瞬时性故障,引入电压幅值辅助判据。大量仿真计算结果表明,该判别方法能够有效避免低频自振分量的影响,其算法计算量小且判别原理简单、易于整定,具有优异的抗噪性能。     

带并联电抗器的线路单相自适应重合闸故障判别原理

针对带并联电抗器的超高压输电线路,研究了故障后线路断开相并联电抗器与中性点小电抗上的电压特性,发现在永久性故障时,无论是金属性接地还是经过渡电阻接地,断开相并联电抗器上电压与中性点小电抗上电压的比值总是大于瞬时性故障时两者的电压比值。基于上述结论,提出了超高压带并联电抗器输电线路单相自适应重合闸故障的电压判别方法。理论分析和EMTP仿真表明,该判别方法简单、有效,能可靠实现超高压输电线路上的单相自适应重合闸。     

基于模型识别的带并补电抗输电线路三相重合闸无故障识别

针对带并补电抗输电线路的三相重合闸,提出了一种利用模型识别的三相重合前无故障识别方法。以熄弧后瞬时性故障模型作为无故障识别基准模型,利用测量精度高的并联电抗器电流计算各模分量模型中电抗器电流与电容电流之和,由模相变换得到各相电流之和实现无故障识别。瞬时性故障熄弧后即无故障时,实际模型与基准模型一致,三相电流之和均为0;故障未消失时,由于故障回路的存在,故障相电流之和不为0,能够进行故障相别的确认。该方法不依赖于故障选相,能够实现三相重合前无故障的可靠识别,对于未消失故障尤其是实质永久故障能够避免盲目重合,同时能够识别故障相。ATP仿真结果验证了该方法的正确性和有效性,有利于提高三相重合闸重合成功率。     

带并补电抗线路电弧性故障固有频率特征研究

超/特高压输电线路发生电弧性故障时由于线路电容电感构成谐振回路会产生固有频率分量,利用并联电抗电流量的频率特征有助于实现线路保护的故障识别和重合闸的无故障判别。电弧性故障时先后经历一次电弧、二次电弧、恢复电压3个不同的物理阶段,各阶段分别由储能元件构成自振网络,由于各阶段自振网络结构的差异将产生不同的特征频率分量。通过相模变换实现三相耦合线路模量网络的固有特征频率的计算模型及特征分析,明确了利用并联电抗器电流的主要固有频率分量特征能够识别电弧性故障所处的物理阶段,为线路保护的故障识别和三相重合前的无故障判别提供有效的特征信息。最后PSCAD仿真分析结果表明,所分析的不同物理阶段的固有特征频率的相关理论的正确性,为下一步利用固有频率特征实现线路保护和重合闸方案提供了较好的理论基础。     

超高压输电线路单相自适应重合闸相位判据的研究

分析了未装设并联电抗器的超高压输电线路断开相故障点电压在瞬时性与永久性故障情况下的幅值特征及其与该点健全相电压之间的相位关系，指出瞬时性故障点电压与该点两健全相电压和同相位，而永久性故障时该点电压与该点两健全相电压和的相位差随过渡电阻及线路长度的减小而接近90度，据此提出了判断故障性质的相位判据，并针对金属性故障及线路出口处的低阻故障情况提出了补充判据，该判据可准确地判断故障性质且对于测距误差与线路参数估计误差具有良好的自适应性，大量仿真实验验证了所得结论。     

带并联电抗器的交流特高压输电线路单相自适应重合闸故障识别方法(英文)

In order to avoid single-phase adaptive reclosure overlap in a permanent fault,accurate identification of the fault types on transmission line is necessary.We present a fault nature identification method for ultra-high voltage alternating current(UHVAC) transmission lines with shunt reactor.The voltage amplitude ratios of the neutral small reactance voltage to terminal voltage under transient fault and permanent fault are calculated.The significant differences of the ratio under the two faults have been analyzed.It is found that the ratio can be a criterion to distinguish the fault type,transient or permanent,accurately.Additionally,we also proposed a method that delays a beat frequency oscillation cycle to decide the fault types for the existence of beat frequency oscillation which will cause misidentification on transient faults.Abundant simulation results of ATP/EMTP show that the voltage amplitude ratio under transient fault is between 0.6 and 0.7,which is bigger than 2.5,the ratio under permanent fault.     

基于SSI的超高压线路单相自适应重合闸故障判别方法

针对带并联电抗器的超高压输电线路发生单相瞬时性故障时存在的拍频现象,提出了基于随机子空间(SSI)的单相自适应重合闸故障性质判定域的自动识别方法。该方法以故障相端部恢复电压为特征量,经EMD预处理、稳定图定阶、SSI辨识,获得系统的特征根。根据两种故障性质的特征根在复平面的分布特点定义了故障性质的判定域,该判定域以系统正常运行时的特征根为参考点,以系统频率允许偏差为半径。经SSI辨识获得的特征根全部落在判定域内判定为永久性故障,否则判定为瞬时性故障。文中同时给出了故障判别的定量指标,以实现故障性质的自动识别。大量仿真实验表明,该方法能有效、准确的判别故障性质,不受过渡电阻、故障位置等因素的影响,且判别结果无交叉区域。     

单相自适应重合闸相位判据的研究

自适应自动重合闸技术具有诸多传统重合闸技术所不具有的优势。提出了一种新型区分输电线路单相瞬时性故障与永久性故障的方法。当瞬时性故障发生时，短路点电弧熄灭后，在恢复电压阶段，断开相电压的大小及其相位都与永久性故障情况有本质不同。在详细分析断开相电压工频分量组成部分的基础上，利用它们的相位特性，提出了单相自适应重合闸的相位判据，并针对输电线路的实际参数、运行方式以及故障条件对判据的影响做了详尽分析，结果表明，相位判据可以准确判定故障性质。该判据方法简单、可靠，而且仅利用单端电气量，易于实现。EMTP仿真测试和现场录波数据测试都验证了该判据的有效性和准确性。     

单相自适应重合闸相位判据的研究

自适应自动重合闸技术具有诸多传统重合闸技术所不具有的优势。提出了一种新型区分输电线路单相瞬时性故障与永久性故障的方法。当瞬时性故障发生时，短路点电弧熄灭后，在恢复电压阶段，断开相电压的大小及其相位都与永久性故障情况有本质不同。在详细分析断开相电压工频分量组成部分的基础上，利用它们的相位特性，提出了单相自适应重合闸的相位判据，并针对输电线路的实际参数、运行方式以及故障条件对判据的影响做了详尽分析，结果表明，相位判据可以准确判定故障性质。该判据方法简单、可靠，而且仅利用单端电气量，易于实现。EMTP仿真测试和现场录波数据测试都验证了该判据的有效性和准确性。     

基于故障相相角的单相自适应重合闸

为了避免重合闸重合于永久性故障,根据永久性故障过渡电阻较瞬时性故障过渡电阻小且衰减速度快的特点,提出了基于故障相相角的自适应重合闸判断方法。利用MATLAB中PSB模块进行仿真,对该方法进行验证并提出了最终的判据。     

基于PRONY法的超高压线路单相自适应重合闸故障识别原理

针对带并联电抗器的超高压输电线路,瞬时性故障时断开相恢复电压中存在由于储能元件初始储能引起的自由分量,该自由分量幅值接近或高于其稳态基波分量的幅值,频率低于且接近于工频,分析了单相瞬时性故障恢复电压的拍频振荡特点,提出了基于PRONY法对恢复电压信号进行快速辩识,通过得到的各分量的振幅、频率等信息能判别瞬时性故障与永久性故障,从而实现线路单相自适合重合闸.大量仿真结果表明该方法的有效性和准确性.     

基于PRONY法的超高压线路单相自适应重合闸故障识别原理

针对带并联电抗器的超高压输电线路,瞬时性故障时断开相恢复电压中存在由于储能元件初始储能引起的自由分量,该自由分量幅值接近或高于其稳态基波分量的幅值,频率低于且接近于工频,分析了单相瞬时性故障恢复电压的拍频振荡特点,提出了基于PRONY法对恢复电压信号进行快速辩识,通过得到的各分量的振幅、频率等信息能判别瞬时性故障与永久性故障,从而实现线路单相自适合重合闸。大量仿真结果表明该方法的有效性和准确性。     

基于故障相电压功率谱的高压输电线路单相自适应重合闸

分析了带并联电抗器的高压输电线路发生单相接地故障时故障相恢复电压的特性,结果表明：单相瞬时性故障时的恢复电压由自由分量与工频分量叠加而成,其功率谱有2条谱线;而单相永久性故障时的恢复电压中只包含工频分量,其功率谱有1条谱线。文章据此提出一种基于输电线路故障相电压功率谱的单相接地故障识别方法,该方法利用故障相电压功率谱中谱线在基频附近的分布状态来区分瞬时性和永久性故障。该判据不需要高频参量,易于整定和实现。针对超高压输电线路单相接地故障的仿真结果验证了判据的准确性和可行性。     

基于电压内积的带并联电抗器输电线路单相自适应重合闸

针对带并联电抗器的超高压输电线路,提出一种基于电压内积的单相自适应重合闸实现方案。在线路发生单相接地故障且故障相两端断路器跳开后,求出健全相电压和与故障相端电压的内积为始化内积,健全相电压和与故障相端电压一阶导数电压的内积为补偿内积。对于永久性故障,经短暂态后,始化内积小于补偿内积,两内积曲线不会出现交点。对于瞬时性故障,在二次电弧初始阶段,始化内积小于补偿内积;随着电弧电阻增加,始化内积逐渐增加,补偿内积逐渐减小,两内积曲线出现交点;在恢复电压阶段,两内积呈低频振荡曲线且相位相差90°,并相互交错再次出现交点。基于上述现象,通过两内积曲线是否出现交点来区别永久性和瞬时性故障,并当出现第二个交点时可以确定瞬时性故障已进入恢复电压阶段。该方法不需要整定,在断路器单相跳开后启动判据,实现简便,不需要频域计算、不受低频振荡分量的影响。EMTP仿真和实际录波数据验证了其正确性和可行性。     

特高压线路单相自适应重合闸仿真分析

文章以晋东南—南阳—荆门特高压试验示范工程为例,给出了一种新的单相自适应重合闸方案,建议根据故障点电弧熄灭时间,动态确定重合闸时刻。通过PSCAD/EMTDC仿真,证明了此判别原理理论上能够有效解决超高压长线路单相自动重合闸盲目重合的问题,可大大提高单相自动重合闸动作的成功率。     

基于电容电压的并补输电线路自适应三相重合闸策略

并补的储能特性会增大三相跳闸后二次电弧持续时间的不确定性,尤其对于高阻故障而言,线路残余电气量衰减速度过快,将严重影响已有故障性质判据的可靠性,甚至导致线路重合失败。针对上述问题,摒弃以往以线路残余电气量为依据的思路,利用预充电电容对线路放电,根据电容放电电压变化特性判定线路故障类型。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果表明,在不同故障类型、故障位置、过渡电阻下,所提自适应三相重合闸策略均能保证其判定准确性。