Short-circuit current calculation method for partial coupling transmission lines under different voltage levels

In power system, there are partial coupling lines under different voltage level because of the development of power system. When faults occur on these lines, zero-sequence mutual impedances bring difficulty to short-circuit calculation. To solve the problem, a new method is proposed in this paper. First, the three phase components are transformed to independent positive-sequence, negative-sequence and coupling zero-sequence components. Then the coupling zero-sequence is decoupled using the idea of six-sequence component method, namely recirculating current method. Finally, the system impedances and impedance of the non-coupling part are modified by comparing the relationship between sequence voltages and sequence currents of the newly defined decoupling method and symmetrical component method. According to the boundary condition, the composite sequence networks are obtained and the short-circuit current can be calculated easily. The PSCAD simulation result of short circuit analysis and calculation indicate that the proposed decoupling method for partial coupling line is appropriate. The short circuit calculation based on the decoupling method is easy to implement. The calculation method is practical and the calculation accuracy is not affected by fault type, different voltage grade and fault resistance.     

同杆并架多回线序参数及不平衡计算

文章分析了未换位的多回输电线路同杆并架时序参数的计算方法。研究讨论了由此产生的各种不平衡系数,并对模型系统进行了计算机计算。     

经过渡电阻短路接地故障的计算方法研究

对经过渡电阻短路接地故障的计算方法进行了研究,用对称分量法分析了单回线经过渡电阻接地故障,以及用六序分量法分析参数完全对称的同杆双回线经过渡电阻接地故障。针对不对称参数同杆双回线经过渡电阻接地故障进行分析:用对称分量法将线路阻抗矩阵分解为正序、负序、零序,得出两回线的正序量、负序量之间没有耦合,只有零序量之间存在耦合的结论;借鉴六序分量法中把电流分解为同向量和反向量的思路,将存在耦合的零序分解为零序同向量和零序反向量。再分别对新解耦方法各序的系统阻抗进行修正。用新的解耦方法进行故障分析,给出了新序网中过渡电阻的修正系数,并与PSCAD仿真结果进行对比,从而验证了新解耦方法的正确性。     

不同电压等级部分耦合线路的单回线故障分析

由于建设时间的不同,因此输电系统中会出现不同电压等级部分耦合的输电线路。这种线路故障时,由于存在零序互感,给故障分析带来了难度。针对这一问题,将耦合部分的线路,先分别进行传统的序分量分解,得到完全解耦的正序分量、负序分量和存在耦合的零序分量;然后再借鉴六序分量法的思路,把零序分为同向量和反向量,对零序互感进一步解耦;最后,利用零序电流电压之间的关系,对非耦合部分进行阻抗修正。根据故障时的边界条件,研究了不同电压等级部分耦合线路的序分量特征,给出了发生单回线故障时的复合序网图,解决了不同电压等级部分耦合线路故障计算的复杂问题。PSCAD仿真结果表明,该方法非常适用于不同电压等级部分耦合线路的故障分析,且短路分析计算具有精确性、实用性和有效性。     

基于相量测量的输电线路故障测距新算法

提出了一种新的基于相量测量的输电线路故障测距的自适应算法,对于单回线和同杆双回线均适用.该算法利用输电线路两端的电压和电流相量并采用集中参数模型对∏型等值线路的正序参数进行了在线计算以用于故障测距,解决了线路参数在运行过程中的不确定性问题.为了实现双端测距,通过故障前后线路两端的采样数据获取突变量,并采用对称分量和六序分量分别计算了单回线和同杆双回线的等效系统阻抗.大量的EMTP仿真计算结果和实际系统数据验证结果表明,该测距算法能适应系统运行方式的变化,不受故障点过渡电阻、故障类型、故障距离等因素的影响,具有很高的测距精度.     

基于疏松耦合变压器零序解耦模型的同杆双回线路故障计算

不并列运行的同杆双回输电线路在发生单回线不对称接地故障时,线路之间存在零序互感,在线路故障计算时必须予以考虑。文中提出疏松耦合变压器零序解耦模型,基于该模型对不并列运行同杆双回输电线路的零序网络进行解耦,得到线路等效回路,进而求得线路零序等值阻抗。在不并列运行的同杆双回输电线路故障分析中,利用传统的对称分量法,结合已求得的线路各序阻抗,计算故障处各序网络电流,进而得到故障情况下回路的各相电流,从而完成该型输电线路单回线故障的计算。PSCAD/EMTDC仿真结果证明了所提零序解耦模型的正确性。     

采用虚拟网络加网络操作法的双回线故障计算方法

文中在双回线故障端口接入结构固定的虚拟网络，采用对虚拟网络进行网络操作的方法模拟双回线跨线短路故障、断相故障或跨线短路加断相故障，建立起双回线各种故障计算的统一模型。基于线性电路的基本定理，借助于相序参数变换技术，提出了一种针对双回线各种故障计算的新方法。该方法的优点为：①双回线跨线短路故障、断相故障和跨线短路加断相故障具有统一的计算模型和计算方法；②可精确地模拟双回线金属性或非金属性跨线短路故障、完全或不完全断相故障，以及由它们组合而成的各种跨线短路加断相故障；③对双回线是否存在公共母线无特殊要求；④无需形成复合序网，适用于序相两种坐标。     

基于12序分量的同杆4回线短路故障计算

分别针对同杆4回线的多种单回线故障和跨线故障,将4回线上的12相电压和电流采用分步的矩阵变换消除线间互感和相间互感,得到12序互相独立的序分量。在分析各序电压、电流特点的基础上,建立起相应的序网络,并利用短路故障时的边界条件以及各序网络计算出故障点以及各支路上的各序电压和电流分量,再通过矩阵变换得到短路故障时流过各支路的各相电流及各节点电压。通过比较计算值与ATP仿真值验证了这种计算方法的正确性。     

环网中同杆双回线任意故障的精确计算

同杆双回线在环网状态下的故障计算时常常无法得到精确的两端系统阻抗造成故障计算困难.本文介绍在这种状态下同杆双回线任意故障形式故障(包括纵向,横向和多处故障)的精确计算方法.采用了精确的分布参数模型和特征模量分析方法,将分布电容和线路换位的影响计算在内从而精确地计算同杆双回线任意故障下的工频电量.文中以跨线并接地的横向故障和接地故障线的一侧断路器断开后的复杂故障为例阐明了该算法的原理.     

一种反应环流电流的平行双回线保护选相元件

针对目前反应电流全量的电流平衡保护受负荷电流影响导致相继动作区大或保护拒动,以及反应故障分量的电流平衡保护故障分量提取方面的问题,基于双回线的相序变换原理,得出了环流电流故障分量与系统参数无关的结论,由此得到了平行双回线各种单线故障时环流电流的特征,进而提出了一种平行双回线单线故障的选相原理及其元件。文中提出的反应各相稳态环流电流故障分量的选相元件,不受系统参数和过渡电阻的影响,并且稳态环流电流本身就是故障分量,在整个故障期间都存在,易于提取、误差小。与电流平衡保护相比,该基于环流电流的保护在理论上能够提高平行双回线保护的性能。EMTP仿真结果表明,该选相元件能准确有效地选出故障相。     

基于对称分量模型的电力系统短路故障计算方法

对称分量法及其序网联接技术是电力系统故障处理的传统方法，但目前存在着许多因素引起了网络参数的三相不对称，以至序网无法分离，序网联接技术失效。该文以相分量故障处理方法为依据，提出了一种相分量坐标下的故障向量变换法。采用多态计算技术，用矩阵变换代替传统的数值计算，用不同的矩阵参数表达各种对称和不对称短路故障的特点，以使用统一的公式计算短路故障，将该方法推广至对称分量坐标下，无需序网联接就可以实现对称分量坐标下短路的故障处理，简化了短路电流计算编程的难点，分析了组合故障等情况，给出了新方法的处理结果，用实例证明了该方法简单实用的优越性。     

A new distance relaying algorithm based on complex differential equation for symmetrical components

This paper presents a new digital impedance measuring technique for transmission lines that combines symmetrical components and the complex differential equation of an equivalent fault loop circuit. The phase voltages and currents at the relaying point are transformed into symmetrical components using Fourier filters of short window length. Depending on fault type, an appropriate fault loop circuit is formed, signals of which are the appropriate symmetrical components, while a parameter of which is the positive sequence impedance being a geometrical measure of the distance from the relaying point to a fault. The impedance, however, is measured very fast by on-line solving the complex differential equation originated for this fault loop circuit. Consequently, this approach combines frequency domain estimation of symmetrical components (accurate filtration) and time domain measurement of positive sequence impedance (high speed response).

The presented method suits well the protection of parallel lines against high-resistance faults occurring very close to the far end of a line. A new method is proposed for detecting high-resistance faults and deciding which line out of two parallel lines actually suffers a fault.

The included EMTP test results demonstrate the efficiency of the proposed relaying algorithm.     

带并联电抗器的双回线故障测距算法研究

超、特高压输电线路为了补偿线路的容性充电功率,控制无功潮流,稳定网络运行电压,限制潜供电流等,一般要安装并联电抗器。由于并联电抗器的安装,直接测取双回线两端母线处的电压及线路流过的电流进行测距,必然会引起误差。采用基于反序网的双端量算法进行故障测距,并根据并联电抗器的特点消除其影响。该测距方法在原理上不受线间互感、过渡电阻、分布电容、不同步角的影响。仿真结果表明其具有较高的计算精度。     

平行双回线两点故障测距算法的研究

以分布参数作为高压输电线路的模型,对平行双回线一回线上两点异相故障及两回线上两点故障提出了一种新的测距算法。该方法利用线路两端电压、电流的正序和负序分量,不需选代计算,并适用于一点故障情况。其测距精度不受系统阻抗变化、过渡电阻及不同步采样数据的影响。仿真计算表明该方法有效     

1000kV特高压同塔双回输电线路相序排列和换位方式研究

计算分析了特高压同塔双回线路不同相序排列的不平衡度和潜供电流,以及特高压同塔双回线路不同换位方式的不平衡度、感应电压和感应电流、潜供电流和恢复电压、工频谐振电压。根据计算结果,提出了福州—温州特高压双回线路相序排列和换位方式建议。     

基于系统等值阻抗的变压器抗短路能力核算

为评估在运的大型电力变压器抗短路能力水平,确保电网安全稳定运行,文章提出了一种基于系统等值阻抗的变压器短路电流核算方法。在对变压器高中侧的外部系统进行等值基础上,通过已知的母线短路电流和变压器参数反推系统的等值阻抗,然后根据系统阻抗和变压器参数求得各种短路情况下流过变压器的短路电流。仿真及实例验证说明了算法的准确性,应用算法可以实现对变电站各种方式下短路电流的快速批量计算。使用文章提出的方法对母线短路电流、变压器并联数量等因素对变压器短路电流的影响进行了分析,并结合制造厂提供的短路电流限值对变压器的抗短路能力进行评估,为生产管理部门的技术改造提供技术参考。     

基于等效序阻抗差异特征的低频输电线路差动保护优化方案

低频输电线路故障时,两侧短路电流均由模块化多电平矩阵变换器提供,两侧短路电流相角均受控且幅值相当,导致差动保护灵敏度严重下降。分析了低频输电系统定电压控制侧和功率控制侧的等效正、负序阻抗特征,指出因控制策略不同,系统故障时两侧等效正、负序阻抗特征存在明显差异。分析了低频输电线路区内和区外故障两侧保护装置测量到的等效序阻抗之间的差异性和相似性,基于此特征构建了两侧等效序阻抗差异指标,提出了基于等效序阻抗差异指标的差动保护制动系数优化方法。仿真结果表明,所提方案能够显著提升低频输电线路区内故障时差动保护的动作速度和动作灵敏性。     

同塔四回交流输电线路零序参数的解耦测量

提出了一种简易、准确地测量同塔四回交流输电线路零序参数的方法。将四回线路以两两组合的方式,组成四组两相系统;通过对两相系统的正序和零序开路阻抗和短路阻抗进行测量,分别计算各组合下的分布阻抗和分布导纳,进而精确地计算出各回线路之间的零序耦合电感和耦合电容,以及线路电阻、零序自电感和自电容。     

A calculation method of equivalent circuit constants with mutual leakage reactance on synchronous machine with damper winding

The mutual leakage reactance between the d‐axis damper and field windings is ignored in the conventional d‐axis equivalent circuit. It has been pointed out that the calculated value of the field transient current differs considerably from the measured value when this reactance is not taken into account. A method to determine this reactance has been reported previously, but this method has problems concerning measurement precision. The authors have previously presented a calculation method for equivalent circuits, adapting a DC decay testing method, using two synchronous machines of the same specifications (one with damper winding, the other without). Yet, this method is not practical because of the use of two machines. This paper presents a calculation method for equivalent circuit constants taking into account the mutual leakage reactance to accurately represent the field transient current using a single machine. The proposed method determines equivalent circuit constants by calculating the physically correct d‐axis transient reactance from the operational impedances when the field winding is shorted and when the field winding is shorted with an external resistance. The validity of the proposed method is demonstrated by comparing the measured values with the calculated values of field and armature currents at sudden three‐phase short‐circuit. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 167(2): 71–78, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20891     

三回平行接近输电线路的短路计算

三回平行接近输电线路的短路计算方法有 2种 :等值电路法和计算机数字仿真法。等值电路法比较直观 ,可以把具有互感的实际电路简化为仅有自感的等值电路来进行计算 ,使用条件为起始点必须为同一母线 ;计算机数字仿真法不仅不受此条件限制 ,还放开了互感支路数 ,大大提高了使用灵活性。文章先用等值电路法进行了计算 ,然后用计算机数字仿真法对计算结果进行了校核 ,并取得了一致结果。故编制软件 ,应用计算机数字仿真法 ,为多回平行接近输电线路的短路计算带来了方便。