输电线路断线故障保护逻辑分析及附加判别方法

目前架空输电线路继电保护装置针对断线故障缺乏快速、准确的识别方法,导致断线故障判决、处理不及时,容易引起关联设备损坏及重大安全事故。针对断线故障后主保护和后备保护动作逻辑进行分析,阐释距离保护和零序电流保护拒动机理,并进一步提出输电线路断线故障的快速判别方法。该方法利用输电线路断线后线路两侧故障相的电压、电流变化特征构建附加断线保护判据,实现了对简单断线故障和断线再接地故障的快速识别和保护。最后,通过PSCAD输电网仿真分析和四川省某水电外送线路实例测试,验证了断线故障附加判别和保护方法的可行性和有效性。     

基于PSCAD4.2软件的电力系统距离保护仿真分析

分析了输电线路距离保护的基本原理,并基于PSCAD4.2软件搭建了电力系统距离保护仿真模型,设置了输电线路可能发生的接地故障和相间故障,得出不同故障类型下输电线路的电压、电流以及其他量的变化规律的波形,仿真结果表明,利用该软件建立的模型能够准确反映距离保护的作用机理,即距离保护装置能够快速响应故障信号并动作于断路器,实现输电线路的保护。     

基于串补电容对输电线路距离保护的影响研究

串联补偿设备在电力系统中的广泛应用,给线路保护特别是距离保护的可靠动作带来了影响。首先简要介绍了距离保护和串补技术的基本原理,然后通过对串补电容安装在输电线路正方向、反方向对距离保护影响的分析,叙述了现有的两种解决方案,并对方案给出了综合的评价。最后,指出了目前针对距离保护I段的超越问题依然没有得到很好的解决,仍将成为今后研究的一个热点。     

直流馈入下的输电线路距离保护动作特性分析

直流馈入使传统输电线路距离保护的运行环境发生了改变,从而对其动作特性产生影响。结合距离保护原理的特点分析了直流馈入对输电线路距离保护影响的机理,指出其影响主要在于直流系统等值电流作用于故障过渡电阻而造成测量电抗的波动变化;基于受端电网故障引发各种换相失败情况下直流系统等值工频量电流的变化特性,从理论上分析、比较了不同输电线路情况下的距离保护受直流系统影响的特点。基于PSCAD/EMTDC仿真验证了该理论分析的正确性。     

可控串补潮流控制对距离三段动作裕度的影响

由于保护范围较长,距离三段保护对重载网络潮流分布较为敏感。作为主要柔性输电元件,可控串补常用于重载电网潮流控制。基于电压函数的距离三段保护动作裕度,建立了串补线路不同受控参数,如线路电抗、线路电流幅值、线路有功潮流,与保护裕度间的灵敏度系数,用以量化可控串补对距离三段的影响。计算结果表明,不同位置、不同受控参数及参考值下,可控串补可能增加或者降低保护裕度。可控串补和距离保护的合理整定,有利于协调保护装置和柔性输电设备,降低重载电网运行风险。     

计及直流偏磁的输电线路距离保护动作特性分析

高压直流输电运行于单极大地回路方式或太阳耀斑活动都会引起直流偏磁现象。直流偏磁电流流入交流系统后改变了线路的传统运行环境,当输电线路发生故障时会产生新的故障特征,从而对距离保护的动作特性产生相应的影响。建立了相应的输电线路距离保护的系统模型,推导出了直流偏磁条件下阻抗继电器测量阻抗的表达式,并重点对双端电源系统的线路距离保护Ⅰ段的动作特性进行了分析,同时为了能够直观地衡量直流偏磁电流对测量阻抗的影响,引入直流偏移系数定量分析了偏磁电流对距离保护的影响。从理论上分析、比较了不同直流偏移系数条件下的距离保护动作特性,并利用PSCAD/EMTDC仿真验证了理论分析的正确性。     

可控串补潮流控制对距离三段动作裕度的影响

由于保护范围较长,距离三段保护对重载网络潮流分布较为敏感.作为主要柔性输电元件,可控串补常用于重载电网潮流控制.基于电压函数的距离三段保护动作裕度,建立了串补线路不同受控参数,如线路电抗、线路电流幅值、线路有功潮流,与保护裕度间的灵敏度系数,用以量化可控串补对距离三段的影响.计算结果表明,不同位置、不同受控参数及参考值下,可控串补可能增加或者降低保护裕度.可控串补和距离保护的合理整定,有利于协调保护装置和柔性输电设备,降低重载电网运行风险.     

接地距离保护在多互感输电线路上运行的可靠性分析

本文对多回具有零序互感的输电线路,发生单相及两相接地故障,零序互感对接地距离保护运行的可靠性影响进行了分析,为多回具有零序互感的输电线路,在选用接地距离保护前进行可行性研究及对业已投入运行的接地距离保护进行可靠性校核,提供了分析方法。     

柔性直流输电线路故障处理与保护技术评述

由于柔性直流输电系统调节方式和自身结构的特殊性,直流线路的故障电流具有上升速度快、峰值大的特点,极易损坏换流器件和设备绝缘,且柔性直流系统无法通过调节触发角实现故障自清除。因此,对直流线路故障处理和保护提出了更高要求。对于柔性直流线路故障,不仅需要快速且可靠的线路保护对故障进行识别,也需要相应的处理措施和手段对故障后的电流进行有效限制,以减少故障冲击电流对换流器件、直流线路自身以及系统的损害。基于柔性直流输电线路的故障特征,从直流线路故障电流抑制、减少故障影响、线路保护原理等方面,系统地介绍了国内、国外柔性直流输电线路故障处理与保护技术的现状和发展。重点分析了几种辅助电路、新型换流器拓扑和直流输电结构,以及直流断路器在处理直流线路故障方面的性能。探讨了目前柔性直流输电线路故障处理和保护亟须解决的关键问题以及未来进一步的研究方向。     

短线路两相短路时距离保护误差分析

距离保护在高压及超高压输电线路得到广泛应用,随着国内电网建设的加强,高压输电线路的长度越来越短,特别是城市电网中,短线路不断增多,但是短线路在两相短路时,由于测量电压的误差会放大,可能引起距离保护的超越。推导了短线路两相短路时电压测量误差的计算公式,分析了该误差对距离保护的影响。     

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。     

分段串补控制保护系统的RTDS仿真技术及其应用

砚山串补是南方电网第一个采用分段结构的串补工程。为深入研究这个串补工程的功能及动态特性,搭建了基于RTDS的双端等值电源模型和一个闭环测试系统。闭环测试系统由实时数字仿真器、砚山串补控制保护装置、功率放大器以及实际的线路保护装置等组成。用测试系统详细地模拟了一个串补分段,对另一分段则采用RTDS模型库中的固定串补简化模型。该测试系统引入大功率功放,实现了对砚山串补的电容器不平衡电流保护功能考核。由于将实际线路保护装置接入串补的闭环测试系统,从而可以对砚山分段串补动态特性、串补与线路保护之间协调动作特性进行研究。     

基于串补线性化模型的含串补线路距离保护整定方法

在含串联补偿装置(简称串补)线路的距离保护整定中,往往忽略金属氧化物非线性电阻(MOV)动作时串补对外呈现的非线性阻抗特性,这使得距离保护整定存在不准确、灵敏度低的不足。采用串补线性化模型描述串补MOV的影响,分析了含串补线路距离保护测量阻抗的分布特性,提出了一种基于串补线性化模型的距离保护整定方法,实现了含串补线路距离保护的精细化整定。采用某实际电网算例,验证了所提方法的有效性。仿真结果表明,该方法所得保护定值较传统整定方法具有更高的灵敏性。     

串联补偿对差动保护的影响分析

根据冀北地区万顺500 k V特高压输电线路建立模型,分析串联补偿线路出现"电流反向"问题的根本原因和可能性。结合万顺具体算例,研究串补线路中差动比例系数K值在不同故障点、串补度、经高阻接地和MOV是否被击穿等情况下的变化趋势。代入现状运行方式下的具体参数,通过RTDS对模型进行数字模拟实验,深入探讨单双回串补线路运行状况下串联补偿对零序差动和分相差动保护动作特性的影响,得出过渡电阻、故障点、系统参数以及负荷变化等情况的差动保护动作结论,并给出万顺串联补偿线路保护装置的合理改进建议。     

基于故障点位置识别的串补线路距离保护方案

分析并指出了电平检测方案存在的灵敏度不足的问题.简单介绍了利用保护测量电流、电压计算保护安装处至串补电容之间沿线各点电压的方法,并分别分析了在串补电容前和串补电容后故障以此方法所计算得到的沿线各点电压幅值的特点.在电容前金属性故障时,保护安装处至电容之间将出现电压极小值点,且电压幅值理论上为0;在电容后故障时,计算电压即使出现极值点其幅值也较高.据此提出了串补线路故障点位置识别的方法,结合传统距离保护形成了适用于串补线路的距离保护新方案.该方案能在可靠防止超越的基础上很大程度地提高距离保护的灵敏度.EMTP仿真验证了该方案的有效性和可靠性.     

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。     

使用继电器模型研究串补线路的继电保护特性

串联补偿线路的保护一直都被认为是一个较难的问题。线路保护必须能够适应这些装置带来的变化。在PSCAD/EMTDC仿真平台上,建立了串联电容补偿和正序电压极化的欧姆继电器的详细模型,实现了电力系统与继电保护之间的闭环数字仿真,在此基础上分析了各种情况下串补电容对距离保护的保护范围、保护方向性以及测量电抗值的影响,深入探讨了导致这些影响的关键性因素,例如电容过电压保护、距离保护极化电压的记忆性等;并进一步提出了减小不利影响和提高保护可靠性的对策。     

串联补偿线路接地距离保护的电抗补偿系数方法

本文针对串联补偿线路接地距离保护，提出了一种新的电抗补偿系数方法。该 方法原理简单、易于实现，完全消除了负荷电流、系统运行方式及补偿度的影 响，能够准确测量出串联补偿线路的故障阻抗。经数字仿真计算，其结果是令 人满意的。     

Realistic insights into impedance seen by distance relays of a SSSC-compensated transmission line incorporating shunt capacitance of line

In practice, the series compensation is applied to medium-/long-length transmission lines. Such lines include significant shunt capacitance, neglecting of which is expected to noticeably influence the impedance seen by distance relays. Taking the shunt capacitance of a transmission line compensated by the static synchronous series compensator (SSSC) as well as other affecting factors into account, this paper derives precise mathematical expressions governing the apparent impedance seen by the distance relay of the line. Through the acquired expressions, the research conducts sensitivity studies considering different compensation scenarios and locations for the SSSC. The studies make an attempt to produce realistic insights into ideal tripping characteristics of the distance protection of the under studied line, and also into the susceptibility of the impedance seen to output parameters of the SSSC. In addition, the research’s findings well demonstrate the extent to which neglecting the shunt capacitance of the line would contribute to mis-operation of the distance relay.     

基于站域信息的同杆双回线接地距离保护优化方案

基于单间隔电气量的接地距离保护由于受到同杆双回线线间互感的影响,存在故障线路距离测量不准确、非故障线路易发生反方向误动和末端故障超越等问题.利用智能变电站中跨间隔站域信息高度共享的特点,构建了同杆双回线单元式保护配置方案,设计了过程层信息获取及交互的实现方案.利用双回线的断路器位置和接地刀闸位置信息自适应地选择零序补偿系数;利用双回线六相电流信息和六序分量法实现故障选线和选相,根据选线结果实现对故障线路的接地距离保护的邻线零序电流自适应补偿,而对非故障线路不再使用邻线零序电流补偿.理论分析和数字仿真验证表明,所提单元式配置和接地距离保护优化方案可以实现双回线中故障线路接地距离保护的自适应邻线零序电流补偿,并解决了盲目进行邻线零序电流补偿造成的非故障线路反方向误动的问题.