和阻抗继电器的改进形式及其动作性能分析

现有高压输电线路保护对于单相高阻接地故障灵敏度不足,长期以来一直是继电保护领域的一个遗留问题。该文根据线路双端测量阻抗之和在正常运行及单相故障场景下的差异性,针对原有和阻抗继电器不能动态适应线路电容电流变化的缺陷,提出一种改进和阻抗继电器,并设计能够保障其区内全线高阻接地速动能力的自适应浮动门槛。仿真结果证明所提出的原理实现简单、无需双端信息同步,能够快速响应区内任意故障点单相高阻故障,具备适应系统非全相运行能力,在绝大多数情况下,耐受过渡电阻能力均能达到300Ω。通过与现有主保护配合使用,可显著提升高压输电线路保护对各种系统运行工况下单相高阻接地故障的响应能力。     

新型阻抗选相方法

针对现有阻抗选相方法存在的误选相问题,提出了一种适用于微机保护的新型阻抗选相方法。该方法利用了单相测量阻抗、相间测量阻抗以及故障前负荷阻抗负荷状态下阻抗继电器的测量阻抗的幅值大小关系以及3个单相测量阻抗的相位关系进行比较。仿真计算表明,新的阻抗选相方法在高阻接地、弱馈等故障情况都有很好的选相能力,适于作为线路保护稳态故障选相元件。     

平行双回线路高阻接地故障保护的新思路

通过实例分析说明平行双回线路在强磁弱电联系运行方式下,一回线路末端发生高阻接地故障时,非故障线路纵联零序方向保护会误动,而纵联负序方向保护不会误动,提出在使用纵联零序方向保护切除高阻接地故障的保护装置中,增加纵联负序方向保护,退出纵联零序方向保护以防止误动的发生,并讨论了纵联负序方向保护新方案,方案增加负序电抗继电器和负序电流、电压闭锁,并带小延时动作,从而确保平行线之一故障时,非故障线路纵联负序方向保护不会误动,而故障线路发生高阻接地故障时,纵联负序方向保护能带小延时可靠切除故障.     

纵联支接阻抗保护在超(特)高压线路中的应用

为了克服重载线路内部发生高阻接地故障时纵联电流差动保护的灵敏度不足甚至拒动的问题,传统保护方案中引入零序电流差动保护作为电流差动保护的补充,但是零序电流差动保护不具有选相功能,并且在线路非全相运行又发生高阻接地故障时零差保护可能会拒动。针对此问题,根据纵联支接阻抗保护的特点,本文提出将纵联支接阻抗保护原理作为全电流差动保护原理的补充,构成一种新的保护方案,克服了零序电流差动保护作为纵联电流差动保护补充时存在的问题。新保护方案动作速度快,无需额外的选相元件就能分相动作,不受线路非全相运行方式的影响且无需对电容电流进行补偿,线路发生高阻接地故障时,新方案能够灵敏可靠动作。仿真实验验证了新保护方案的正确性和有效性。     

高压长线的分布参数模型与测量阻抗

本文介绍了分布参数的数学模型计算高压长线故障的方法，并以线路单相故障为例进行故障计算，探讨了接地阻抗继电器感觉的阻抗和负荷状况，接地电阻对测量阻抗的影响。     

基于纵联阻抗相角的输电线路纵联保护

提出了一种基于2个特定等效纵联阻抗相角之差值的输电线路纵联保护.该纵联阻抗是由线路两端各相电压故障分量相量差与电流故障分量相量和的比值计算而来的.将电压故障分量按测量端的正方向和反方向各平移一个线路全长的距离形成2个等效的纵联阻杭,利用2个等效纵联阻抗的相角差数值判断故障是否发生在区内.区外故障时,该相角差等于0°;区...     

同杆线路零序互感对纵联距离保护的影响

由于同杆线路故障时电磁耦合的特殊性,其纵联距离保护误动和拒动的情况时有发生,而其距离测量元件在故障位置判断中起着关键的作用。当发生接地故障时,由于零序互感的影响,接地测量阻抗会产生偏差,导致保护的超范围与欠范围动作。文中结合电网运行实际,基于不同系统运行方式、线路运行方式和同杆架设形式,定性和定量地研究了零序互感对接地测量阻抗的影响,并进一步分析了线路的不同运行方式下测量阻抗的偏差和影响的特征,进而提出了采用配置零序电流补偿系数的方式消除接地距离保护的测量误差的方案。     

特高压交流输电线路接地阻抗继电器动作特性分析

针对特高压交流输电线路分布电容大、故障后渡过程明显的特点,从分布参数线路模型入手,分析了正常运行和接地故障状态下,接地阻抗继电器测量阻抗的变化规律,证实了故障情况下测量阻抗与故障距离呈双曲函数关系,提出了一种新型接地阻抗继电器电流接线方式,并探讨了P值常数化、线性化的相关问题.理论分析和测试结果表明:对于400 km以下的特高压交流输电短线路,接地阻抗继电器可以基于集中参数模型整定;但是对于400 km以上的长线路,在基于分布参数模型整定阻抗继电器和采用新型电流接线方式的基础上,方向性接地阻抗继电器能够正确判别故障发生、检测故障位置.     

一种具备全线高阻故障响应及强抗饱和能力的和阻抗继电器

提高单相接地故障场景下的抗过渡电阻能力是目前高压/特高压输电线路保护领域的研究重点之一。然而传统线路保护存在着诸如抗过渡电阻能力不理想、重载工况下灵敏度下降及无法适应非全相运行工况等问题。一些基于功率型或阻抗型判据的新型保护原理一定程度上改善这些问题,但仍存在选择性及灵敏度方面的缺陷。该文在现有阻抗型保护原理的基础上提出一种改进和阻抗继电器,在保留现有和阻抗继电器实现简单、反应高阻故障、能够适应系统非全相运行等优良特性的同时,针对近受端故障、线路轻载场景下抗过渡电阻能力的盲区,引入全新的双端自适应浮动门槛,与工频变化量距离继电器配合运行时能够全面覆盖全线300Ω高阻接地故障;针对伴随电流互感器饱和的故障场景,提出阻抗比率判据,通过不同场景下判据的切换以应对不同故障工况,保证任意工况下的选择性。     

大型电动机高阻抗差动保护故障的分析及处理

高阻抗差动继电器是反映电机及电缆接地短路故障的保护.某电厂大型电动机 (电动给水泵)选用 ABB公司所产SPAE０１０型高阻抗保护继电器作为差动主保护。文章详细介绍了该装置的保护原理,并对运行期间出现的一些故障进行了分析及处理。     

小电阻接地配电网多回线故障分析与自适应零序电流保护

当小电阻接地配电网发生同母多回线接地故障时,每条馈线的零序电流相比于单回线故障时有较大差别,馈线零序电流保护可能不正确动作。为此,首先推导了发生多回线同名相单相接地与单回线单相接地故障时馈线零序电流间的关系,揭示了保护不正确动作机理。提出了考虑负荷且能适用于不同类型多回线接地故障的零序电流计算方法。基于实际变电站参数搭建RTDS仿真模型,分析了不同类型多回线接地故障对零序电流保护的影响。在此基础上,提出了自适应馈线零序电流保护方案,利用故障前电压等参数将发生多回线接地故障时的零序电流修正为发生单回线接地故障时的零序电流,在不改变原有保护定值的情况下使零序电流保护能够自主适应于不同类型的多回线接地故障。基于RTDS和自主研发的保护测控装置的测试结果表明,所提保护方案不受负荷电流的影响,能够在不同类型的多回线接地故障发生时正确动作,且能够提高馈线零序电流保护对过渡电阻的耐受能力。     

适应于风电接入系统的抗高阻接地时域方程距离保护研究

双馈风电接入系统带来的高次谐波、频率偏移等故障特性使传统工频量距离保护适应性存在问题。基于时域距离保护原理较适用于风电系统送出线,但在送出线发生单相经高阻接地故障时,易发生距离I段区内拒动现象,保护适应性存在问题。提出了一种抗高阻接地时域方程距离保护原理。基于时域距离保护原理,通过对时域方程进行重构,增加过渡电阻待识别量,从原理上解决了时域距离保护未充分考虑过渡电阻所带来的不利影响的问题。仿真结果表明,该原理能较好地适用于风电系统送出线,并且有效地避免了风电系统送出线距离I段区内发生单相经高阻接地故障时距离保护拒动的现象。     

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。     

基于测量波阻抗的母线保护新方法

为避免电流互感器饱和对母线保护的影响,提出一种基于测量波阻抗的母线保护新方法:对母线区内、外故障的情况进行了理论分析,当发生母线区内故障时,所有线路的测量波阻抗的极性均为负,幅值近似相等;当母线发生区外线路故障时,故障线路的测量波阻抗的极性为正,且其幅值远小于非故障线路的测量波阻抗的幅值;通过对母线上各线路的测量波阻抗的极性和幅值进行比较即能判断母线故障类型。此外,还对该母线保护新方法的实现方案进行了探讨,得到了可行的保护实现方案。理论分析及EMTP仿真表明,基于测量波阻抗的母线保护方法基本不受故障类型、故障过渡电阻、故障距离和故障初始角的影响,且能体现行波的本质,保护方法可靠、有效。     

基于高频阻抗曲线匹配的混合直流输电线路纵联保护

混合直流输电具有电压等级高、输送容量大的优点,解决了传统直流受端的换相失败问题.然而,传统直流输电纵联保护依赖送受端拓扑对称下滤波器产生的故障特征,且受分布电容影响大,混合直流输电系统中受端不存在滤波器,因此传统直流输电纵联保护不能直接应用于混合直流输电系统.文中针对这一问题,提出了不依赖于滤波器产生故障特征、不受分布电容影响的纵联保护.通过分析行波的折反射,得到保护在线路正反方向故障时高频测量阻抗的差异,利用波形匹配算法识别故障方向并构造保护判据.该方法利用短窗提取行波高频阻抗特征,并利用分布式电容高频特征构成差异,解决了线路分布电容影响,同时提升了保护动作速度.以实际工程为例,搭建了两端混合直流输电系统模型进行仿真,仿真结果证明该方法能快速、灵敏、可靠地实现区内外故障判别,且具有较好的耐受过渡电阻能力.     

基于电压和电流突变量的高压直流输电线路保护原理

在对高压直流输电线路区内、外故障和雷击等暂态过程研究的基础上,提出了一种基于电压、电流突变量变化特征的高压直流输电线路主保护原理。该原理对两极线路同侧保护安装处测得的电压突变量幅值的比值设定阈值,选出故障极;利用故障线路两端电流突变量的极性在线路保护区内故障时相异、在区外故障时相同,区分线路上保护区内和区外故障。PSCAD/EMTDC软件对实际高压直流输电系统的仿真结果表明,该保护原理在双极两端中性点接地方式下能够快速判别故障极和区分线路上保护区内、外故障,可靠排除雷击干扰,在故障性雷击和高阻抗接地时准确动作,并适用于一极降压和一极全压运行、功率反送、一极停电检修及单极金属回线运行方式等。采样频率在10～100kHz范围内时可满足保护判据计算要求。     

基于电流特征量相关系数的UHVDC线路高阻接地故障保护

特高压直流输电线路距离长、跨越区域复杂,故障发生率较高,常规电流差动保护的快速性较差且耐过渡电阻能力有限,为此提出一种基于电流特征量相关系数的线路高阻接地故障保护新原理。首先利用状态空间分析得到直流线路两端稳态电流时域表达式;随后,分析电流成分,发现其衰减振荡项中的角频率可反映线路对地故障,且可用相关系数衡量。接着利用两端电流和、电流差进一步突出角频率特征,并计算两者的相关系数构造判据特征量。在此基础上,根据判据特征量在区内外故障的不同特征,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,且对信道要求低,利于工程应用。仿真结果表明,该方案耐受过渡电阻能力和快速性优于常规电流差动保护。     

基于热稳定原理的中性点小电阻接地系统间歇接地故障保护

受环境因素及电弧自身燃、熄弧特性影响,间歇接地故障燃弧持续时间常小于保护动作时限,传统接地故障保护难以有效动作.分析小电阻接地系统接地故障特征,并比较出线与中性点零序电流关系,基于接地电阻器在故障期间发热、故障消失后散热的热稳定原理,提出一种中性点小电阻接地系统间歇接地故障保护方法.该方法利用零序电流构造故障期间的发热特征能量,利用热量差构造故障消失后的散热特征能量,发热特征能量越限后保护动作.经仿真与现场录波数据验证可知,该方法不易受故障间隔时间与过渡电阻影响,可作为现有中性点小电阻接地系统的出线后备保护,提高系统运行可靠性.     

海上风电柔性直流送出线路的纵联保护方法

海上风电柔性直流送出系统常采用伪双极接线。当发生单极接地故障时,电流纵联保护不能可靠地区分区内、外故障。针对该问题,提出了一种适用于海上风电柔性直流送出线路的行波方向纵联保护方案。分析了伪双极直流系统的单极接地故障特征,提出了电流纵联保护在海上风电柔直送出线路的问题。基于行波原理,提出了不受暂态分布电容电流影响的保护方案。该方案利用线路两端的行波方向保护分别进行故障方向判断,然后通过方向纵联判断区内、外故障。PSCAD仿真验证了该方案能快速、可靠地识别故障,且具有较强的抗过渡电阻能力。