串补电容对线路继电保护的影响

分析了输电线路串补电容后对距离保护、方向元件、差动保护的影响,结合500 kV伊冯线串补工程,确定串补电容对线路继电保护影响范围,应在严重故障时电容器自身保护必须动作的前提下考虑影响范围,串补线路应首选分相电流差动保护做主保护。     

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。     

大串补度输电线路的电流差动保护分析与对策

串联电容补偿技术是超高压及特高压远距离输电中的关键技术之一。随着串联补偿装置的广泛应用和电网的快速发展,有可能出现大串补度输电线路的情况,这将对输电线路继电保护甚至是主保护的动作性能产生影响。文中结合工程实际,对大串补度输电线路的电流差动保护动作特性进行了研究,并分析了过渡电阻、系统的运行方式及功角变化对电流差动保护的影响。根据仿真结果,对提高电流差动保护的灵敏度提出了相应的改进措施。     

适用于含串补设备的输电线路电流差动保护新判据

串联电容补偿(即串补)设备应用到高压输电系统时增加了电流差动保护误动/拒动的可能性。针对于此,梳理了传统电流差动保护原理、构成及传统制动特性的不足之处。分析了串补设备对传统电流差动保护的影响,并提出了一种基于幅相特性的保护判据。该判据利用串补输电线路两端电流(或故障分量电流)的相角差及最小幅值比构成电流幅相平面,通过对四个故障区域电流幅值及相位的分析,制定电流差动保护的电流构成。进一步形成电流差动保护判据。仿真考虑了串补设备、过渡电阻、电容电流等对保护动作的影响,仿真结果验证了保护的有效性。     

基于模型参数辨识的串联补偿输电线路纵联保护原理

串联电容补偿设备的应用降低了超高压输电线路中差动保护的灵敏度,为解决此问题提出了一种基于模型参数辨识的纵联保护原理。以串补等值阻抗作为辨识参数,引入串补工频阻抗等值模型并结合线路分布参数模型,采用线路两侧电压和电流作为测量量构建了串补等值阻抗辨识方程。辨识阻抗在区外故障时等于串补等值阻抗,在区内故障时与串补等值阻抗有明显差异,基于此构成纵联保护判据。理论分析与仿真结果表明,该保护原理整定简单,可靠性高,受串补本体保护和系统运行方式的影响小,不受分布电容电流的影响。与传统差动保护相比,其保护灵敏度显著提高,可与差动保护配合构成完善的纵联保护方案。     

基于信号复杂度的串补线路单端暂态保护

随着静态同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的不断发展及应用,其构成和控制的复杂化对传统超高压输电线路保护提出了挑战,需对含SSSC的输电线路保护原理进行深入的研究。为此,运用串补输电线路的频域模型,分析了串补输电线路故障时故障电流的频率特征。分析结果表明,当串补线路区内、外发生故障时,保护安装处获得的频率分量的含量明显不同。对串补线路区内、外故障时的暂态高频信号频率成分的复杂度进行仿真分析,根据信号复杂度的变化特征,提出一种适应于串补线路的单端暂态量保护新方案。仿真结果表明,该方案性能不受故障类型、故障位置、过渡电阻、故障初始相角和串补度的影响,且具有良好的适应性和灵敏性。     

500kV上承双回线路保护与串补保护相互影响分析

基于串联电容补偿装置在电力系统中应用的研究,结合华北电网上承双回线路加装串补工程,介绍了串补本体保护及线路保护的实际情况。从各种保护原理出发,针对线路保护中的工频变化量保护、距离保护、纵联保护及电流差动保护等不同类型保护,分析了上承双回线路串补保护与线路继电保护的相互影响,阐述了串补保护与线路保护的配合情况。研究结果表明,纵联电流差动保护受串补影响最小,优于其他原理的保护。     

直流馈入下的输电线路电流差动保护动作特性分析

基于不同交流系统故障下的直流系统等值故障分量电流暂态特性,分别对直流馈入环境下输电线路电流差动保护故障分量判据和稳态量判据的动作特性进行了分析。研究表明在一定条件下直流系统将降低电流差动保护动作的灵敏性,且故障分量判据受影响的程度更为严重;基于PSCAD/EMTDC的仿真验证上述理论分析的正确性。     

直流馈入下的输电线路电流差动保护动作特性分析

基于不同交流系统故障下的直流系统等值故障分量电流暂态特性,分别对直流馈入环境下输电线路电流差动保护故障分量判据和稳态量判据的动作特性进行了分析.研究表明在一定条件下直流系统将降低电流差动保护动作的灵敏性,且故障分量判据受影响的程度更为严重;基于PSCAD/EMTDC的仿真验证上述理论分析的正确性.     

多串补线路保护动作性能分析

从理论上分析了多串补线路故障后的电气量特征,随着故障点的变化,线路多处会发生电流反相和电压反相,故障后电气量中存在多个低频暂态分量。研究了线路保护(电流差动保护和距离保护)的动作性能,提出了串补线路保护配置方案,并给出2点改进建议:一是采用保持记忆电压作为距离保护的极化电压,防止电压反相造成距离保护误动作;二是通过比较故障电流和记忆电压的相位来识别电流反相,当故障后电流相位超前记忆电压,判断为电流反相,闭锁电流差动保护。利用RTDS系统搭建了1 000 kV输电线路模型并进行了仿真验证,仿真结果与理论分析一致。     

串联补偿线路电流反向对差动保护的影响及对策

随着电力系统的发展,串联补偿线路上原来并不存在的电流反向问题逐步显现。文中详细分析了串联补偿线路发生电流反向的机理,针对应用最广泛的电流差动保护分析电流反向对其的影响。分析结果表明,作为保护高阻接地的零序差动保护在电流反向时可能发生灵敏度降低甚至拒动的情况。提出了一种新的零序差动保护改进算法,不仅可以有效解决灵敏度降低的问题,同时具有普适性,可用于各种类型串联补偿线路。仿真实验和实际工程应用验证了该方法的有效性和可靠性。     

Adaptive Current Differential Protection Schemes for Transmission-Line Protection

Throughout the history of power system protection, researchers have strived to increase sensitivity and speed of apparatus protection systems without compromising security. With the significant technological advances in wide-area measurement systems, for transmission system protection, current differential protection scheme outscores alternatives like overcurrent and distance protection schemes. Therefore, in this paper, we address this challenge by proposing a methodology for adaptive control of the restraining region in a current differential plane. First an error analysis of conventional phasor approach for current differential protection is provided using the concept of dynamic phasor. Subsequently, we extend the methodology for protection of series compensated transmission lines. Finally, we also evaluate the speed versus accuracy conflict using phasorlets. Electromagnetic Transient Program simulations are used to substantiate the claims. The results demonstrate the utility of the proposed approach.     

基于异构边界的串补输电线路单端量全线速动保护原理

针对串补给线路距离保护带来的超越误动问题,提出了一种基于异构边界的串补输电线路单端量全线速动保护原理。该原理将安装于线路一侧的串补装置作为线路保护范围的异构边界,利用单端测量信息构建R-L微分方程求解故障距离,并采用最小二乘算法对故障距离进行拟合估计,根据测距结果的拟合误差可以判断故障点与串补电容之间的相对位置关系,从而实现串补线路的全线速动保护。所提方法应用等传变理论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对故障测距精度的干扰,仿真表明能够在40 ms内快速切除串补线路的内部故障。     

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。     

反应重负荷下高阻故障的稳态量线路差动保护判据

指出传统稳态量差动保护判据受穿越电流影响,导致重负荷接地故障情况下带过渡电阻能力弱,提出一种改进的稳态量电流差动判据,对两种判据灵敏度的理论分析表明,改进判据在内部带电阻接地故障中,具有较高的灵敏度,特别是对重负荷下的高阻接地故障,表现出明显的优越性。根据一条750 kV线路故障和保护的仿真试验,证明该电流差动改进判据较传统稳态量判据,在保证区外故障安全性的基础上,对重负荷状况下的带过渡电阻能力有很大的提高,是一种比较理想的超高压或特高压输电线路电流差动保护判据。     

Intelligent relaying scheme for series-compensated double circuit lines using phase angle of differential impedance

The paper presents a comprehensive intelligent relaying scheme using phase angle of differential impedance (PAODI) for series compensated double circuit transmission lines. The differential impedance (DI) is the ratio of differential voltage phasors of any phase across two ends of the transmission line to the differential current phasors of the same phase of the same transmission line. The PAODI of each phase are used as inputs to the data mining model known as decision tree (DT) to generate final relaying decision to identify the faulty phase(s) involved. The proposed scheme is extensively validated for different fault scenarios including inter-circuit and cross-country faults on the series-compensated parallel transmission developed on Real Time Digital Simulator (RTDS) platform. The test results obtained indicate that the proposed PAODI based intelligent relaying scheme is both dependable and secure in protecting series compensated double circuit transmission lines with a response time of less than 1 and 1/2 cycles.     

A novel complex current ratio-based technique for transmission line protection

With respect to sensitivity, selectivity and speed of operation, the current differential scheme is a better way to protect transmission lines than overcurrent and distance-based schemes. However, the protection scheme can be severely influenced by the Line Charging Capacitive Current (LCCC) with increased voltage level and Current Transformer (CT) saturation under external close-in faults. This paper presents a new UHV/EHV current-based protection scheme using the ratio of phasor summation of the two-end currents to the local end current, instead of summation of the two-end currents, to discriminate the internal faults. The accuracy and effectiveness of the proposed protection technique are tested on the 110 kV Western System Coordinating Council (WSCC) 9-bus system using PSCAD/MATLAB. The simulation results confirm the reliable operation of the proposed scheme during internal/external faults and its independence from fault location, fault resistance, type of fault, and variations in source impedance. Finally, the effectiveness of the proposed scheme is also verified with faults during power swing and in series compensated lines.     

超高压输电线路中分相电流差动保护技术的应用

分相电流差动保护排除了高频距离、高频方向等保护装置的一些固有局限随着通信技术的发展,超高压输电线路保护已从高频距离和高频方向保护技术向光纤分相电流差动保护技术方向发展。本文重点分析了新型分相电流差动保护技术的特点、关键问题及其处理的最新技术,并用实例证明:新型分相电流差动保护技术确实能反映超高压输电线路的主要故障,并且可以满足超高压系统对保护的快速性、正确性、灵敏性、可靠性的要求。