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.     

HVDC换相失败暂态特性及其对差动保护的影响分析和对策

通过CIGRE HVDC标准测试模型,获取了直流系统换相失败时的等值工频电流与换流母线电压之间的关系曲线。推导了交直流互联系统中电流差动保护的判据表达式,并对与直流系统直接相连的输电线路的差动保护进行了分析。分析结果表明,交直流互联运行环境下发生区内故障有可能引发差动保护的拒动。提出了基于幅值判据来识别内部故障。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了理论分析的正确性和所提判据的有效性。     

考虑直流控制系统影响的HVDC输电线路后备保护研究

在考虑直流控制系统影响的情况下,详细分析了HVDC输电线路区内、区外的故障特征以及直流控制系统的动作特性和控制状态。引入并分析了基于开关函数的交直流系统二次谐波计算等值模型。通过分析故障期间换流器触发角和直流侧二次谐波量的变化特征,提出了一种新的以换流器触发角为保护动作量,利用二次谐波分量闭锁的直流线路后备保护方案,给出了保护整定的理论计算方法。与直流线路纵联差动保护相比,该保护不因直流电流波动影响而被闭锁,保护动作时间较快;与微分欠压保护相比,具有更高的抗过渡电阻能力。通过PSCAD/EMTDC大量仿真计算,验证了该保护能可靠区分直流线路区内、区外故障,与直流线路纵联差动保护和微分欠压保护相比具有明显的优越性。     

检测故障分量的光纤纵联差动保护

针对负荷电流对差动保护的影响,对故障分量电流的性质进行了分析,并对基于故障分量向量的电流差动保护动作判据进行了理论分析及EMTP仿真验证,比较得出：故障分量差动判据与传统差动判据相比,在重载线路上发生各种故障,尤其是高阻接地时,能够大大提高差动保护的灵敏度。     

CT饱和影响因素及其对差动保护的影响分析

CT饱和对差动保护正确动作有着不利的影响。首先基于Lucas电流互感器模型,研究了电流互感器多种饱和影响因素,随后建立电流互感器一致测试数字仿真系统,分析高低压端电流互感器不一致对保护装置的影响。结果表明,短路电流交流基波分量、一次侧直流衰减分量、二次负载等因素均会影响CT饱和二次电流波形;在区内故障时,无论仿真AB端左右两侧是电磁式互感器还是电子式互感器,差动保护均能可靠动作,但在区外故障时,电磁式、电子式混用会导致差动保护误动作。该研究结果可为电流互感器的使用配置提供可靠依据,有利于防止电流互感器发生饱和致使保护装置误动或拒动。     

基于故障分量的相位相关电流差动保护

基于基尔霍夫电流定律的电流差动保护作为电力系统中各种设备的主保护得到广泛应用.鉴于负荷电流的影响,故障分量的差动保护在消除负荷电流影响、提高抗过渡电阻能力方面具有明显的优越性.分析了差动两侧故障分量电流的幅值和相位特征,提出了基于故障分量的相位相关电流差动保护原理.与传统比率差动保护、标积制动的差动保护在复数平面上进行...     

柔性直流对柔直测量系统阶跃响应要求探讨

鲁西背靠背换流站柔性直流单元整流侧交流系统发生了两相接地故障,造成阀差动保护动作。通过对阀差动保护动作过程进行分析,并探讨了柔性直流输电控制保护系统对柔直测量系统阶跃响应的影响和要求,得出阀差动保护动作的原因是差动保护的电子式电流互感器阶跃响应时间不满足要求。由于电流互感器一次设备特性无法改变,采取了调整保护参数设置的措施来解决问题,定值修改后柔性直流系统运行正常。最后针对柔直测量系统阶跃响应时间提出了相关建议。     

基于电流突变量比值的高压直流输电线路纵联保护方案

针对现有的高压直流输电(HVDC)线路纵联差动保护可靠性不足且动作延时较长的问题,提出了基于电流突变量比值的HVDC线路纵联保护方案。该方案利用特定频率下直流滤波器组和HVDC线路中的电流突变量比值的大小识别故障发生的位置。当发生区内故障时,整流侧电流突变量的比值和逆变侧电流突变量的比值均在1附近;当发生区外故障时,整流侧电流突变量的比值和逆变侧电流突变量的比值中必有一个远大于1。仿真结果与现场录波数据测试表明,基于电流突变量比值的HVDC线路纵联保护方案能够在各种工况下准确快速地识别区内外故障。     

基于频谱比较的直流线路差动保护闭锁判据

为解决目前直流线路差动保护动作时间过长的问题,提出了一种基于频谱比较的直流线路差动保护闭锁判据。分析了差动电流的频谱特征,由分析可知区内故障时差动电流含有较多直流分量,区外故障时差动电流含有较多50 Hz和100 Hz分量,根据这一区别设计了闭锁判据。该判据能够有效识别区内、区外故障,且具有可靠性高、对采样频率要求较低等优点。基于某实际直流系统建立了EMTDC仿真模型。仿真结果表明,该判据能够在区外故障时闭锁差动保护,提高了保护的可靠性。     

分区互联装置桥臂闪络故障保护策略设计

随着城市电网的发展,电磁环网送电能力受限和短路电流超标问题越来越突出。分区互联装置是解决未来电磁环网有关问题的重要手段。提出了一种单变压器分区互联装置设计方案。系统故障时,单变压器分区柔性直流输电系统的故障特性和双变压器柔性直流输电系统的故障特性存在较大差别。当桥臂发生闪络故障时,换流器闭锁后交流系统通过子模块二极管形成故障通路,造成交流电流直流偏置,交流断路器将无法正常断开。为此,针对分区互联装置单变压器的拓扑结构,分析了桥臂闪络故障的故障特性,提出了基于闭合子模块旁路开关的保护动作策略,实现了故障情况下交流电流直流分量的快速衰减,确保了交流断路器可靠动作。通过单变压器分区互联装置PSCAD/EMTDC仿真测试,验证了故障分析及保护策略设计的正确性。     

高压直流输电系统的保护策略

直流系统保护策略是直流输电工程系统研究和控制保护系统设计的重要组成部分，其目标是保护设备，避免故障或异常工况造成的设备损坏和影响直流输电。高压直流输电系统可能的故障工况包括挟流阀故障、直流部分故障和交流部分的故障，直流系统在不同的故障情况下表现出一定的特性，根据直流系统运行特点和故障特性提出了高压直流输电系统的保护策略。文章以三常高压直流输电工程为例详细说明了长距离直流输电系统的保护策略，包括功能配置、保护原理、保护动作的处理方式以及控制保护系统仿真研究所采用的手段，并在此基础上时高压直流系统保护策略进行了总结。     

基于电流控制补偿的高压直流线路快速差动保护

电流差动保护作为直流线路的后备保护,因其整定值低和延时长,会在直流控制暂态阶段失去作用.文中研究了直流控制特性对故障电流的影响机理,进一步推导了计及直流控制的直流补偿量,以削弱直流控制对差动电流的影响.同时,提出了一种基于电流控制补偿的高压直流线路快速差动保护.PSCAD/EMTDC仿真结果表明:所提保护凸显了差动电流...     

双极MMC-HVDC系统站内接地故障特性及保护策略

针对双极柔性直流输电系统模块化多电平换流器(MMC)交直流出口接地故障,研究了换流器闭锁后的电压电流暂态特性,并推导了故障分量的数学解析式。研究结果表明,交流出口发生单相接地故障时,换流器闭锁后非故障相上、下桥臂分别出现了过电压和过电流现象,并且交流侧电流出现直流偏置导致故障相短路电流不存在过零点。直流出口发生单极接地故障,换流器闭锁后桥臂短路电流主要由交流系统注入的稳态电流和上下桥臂电抗间衰减的环流构成。针对交流出口发生单相接地故障这一特殊的故障特性,提出了一种选相跳闸保护策略,解决了故障电流不存在过零点时交流断路器无法正常断开的难题。最后搭建了张北四端环网结构柔性直流电网仿真模型,仿真结果验证了换流器出口故障特性分析的准确性以及所提选相跳闸保护策略的有效性和可行性。     

高压直流三极输电系统的建模与仿真

高压直流三极输电作为一种新的输电方式可以有效提高交流输出线路的容量。文中首先介绍了高压直流三极输电的工作原理,设计了功率平衡控制器使功率保持恒定。基于PSCAD/EMTDC软件平台,建立了高压直流三极输电系统仿真模型,针对系统的稳态运行特性进行了分析,详细阐述了由暂态故障引起的单个换流站紧急停运以及直流线路发生瞬时性和永久性接地故障时的控制保护策略,当发生故障时,将系统切换为双极直流输电,可以保证系统继续稳定运行。仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性,表明高压直流三极输电是一种适用于交流线路增容改造的可行方案。     

交流滤波器高压电容器不平衡保护新原理

基于目前应用于直流输电系统的交流滤波器电容器不平衡保护原理,指出当前电容器不平衡保护原理中存在的缺陷,提出了以电容器不平衡电流与流过滤波器的穿越电流比值作为交流滤波器电容器不平衡保护判据的新方法,并推导了不平衡保护定值的计算公式。文中以高岭背靠背直流工程数据为基础,应用电磁暂态计算软件EMTDC/PSCAD进行仿真验证,证明了该方法的合理性及有效性,并在不平衡保护的实现和运行方面提出几点建议。该方法已成功应用于高岭背靠背直流工程,对直流输电系统规划设计及现场运行具有实际指导意义。     

MMC-MTDC系统直流单极对地短路故障保护策略

直流侧故障保护是基于模块化多电平换流器(MMC)的多端柔性直流输电(MTDC)系统的关键问题。现有文献主要对直流双极短路故障展开研究,而直流单极接地故障同样可能对系统安全运行产生严重影响。首先针对不同的换流器接地方式,分析半桥型MMC-MTDC单极对地短路故障特性,指出交流侧低阻抗接地方式下存在的问题,为实际工程接地阻抗选择提供一定参考。利用全桥型MMC的短路电流清除能力,提出一种单极对地短路故障快速恢复保护策略,能够在交流侧低阻抗接地方式下避免交流断路器跳闸。PSCAD/EMTDC仿真结果证明了故障特性分析的正确性和所提出的故障保护策略的有效性。     

渝鄂柔性直流工程接入对500 kV交流线路差动保护影响分析

渝鄂背靠背柔性直流工程投运后可提高相邻区域电网的稳定性,但引入的电力电子设备也将改变系统的故障特征,因此有必要对原有交流保护进行重新校验。在不同的直流输送容量、功率传输方向以及STATCOM无功支撑等运行方式下,分析了柔性直流侧注入交流短路点的故障电气量特性:正负序故障电流幅值受直流控制策略影响较大,正序故障电流幅值随电压跌落程度的加深而降低、负序故障电流被完全抑制,但零序故障电流未受影响。分析发现,交流故障穿越期间的有功电流限幅环节是影响柔性直流侧故障电流幅值大小的主要原因。随后,针对该故障特性可能会影响交流线路差动保护启动判据、降低保护动作速度甚至造成保护拒动的缺陷,提出了交流强故障侧指挥柔性直流弱故障侧并辅以电压减量判据的启动元件优化策略。最后,基于实际柔性直流工程的控制策略及参数,利用PASCAD/EMTDC软件搭建仿真模型验证了所提优化策略的有效性。     

LCC-MMC型混合直流送端交流系统故障时直流电流的暂态过程解析

电网换相换流器和模块化多电平换流器(LCC-MMC)型混合直流输电解决了传统直流受端的换相失败问题,目前葛洲坝—上海直流系统正在进行受端柔性直流化改造的方案论证,而焦点在于送端交流系统故障引起直流电流快速下降的故障穿越问题。为此,首先根据送端交流系统故障时的系统等值电路得到其拉氏运算电路,基于回路电流法通过拉氏反变换求得直流电流的暂态过程,并分析了暂态电流的衰减分量及振荡分量。在PSCAD/EMTDC仿真平台上建立了葛洲坝—上海直流的电磁暂态仿真模型,仿真结果验证了分析的正确性。进一步地,忽略暂态电流的振荡分量,得到了直流电流及其过零时间的近似解析表达式。最后,利用解析表达式分析了交流电压跌落程度、平波电抗器和控制策略对直流电流过零时间的影响。所提方法可为LCC-MMC型混合直流输电的送端交流系统保护定值整定及平波电抗器参数的选取提供依据。     

基于LCC-MMC的三端混合直流输电系统故障特性与控制保护策略

研究了送端为相控型换流器(line commutated converter,LCC)、受端为2个并联的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)组成的三端混合直流输电系统的交直流故障特性及其控制保护策略。在分析现有故障穿越控制策略的基础上,针对交流侧故障提出整流站LCC最小触发角控制、逆变站MMC最大调制比控制与直流电压偏差控制的协调策略;针对直流线路故障,通过在直流线路两端配置限流电抗器构造边界条件,提取直流线路故障电流暂态突变量以识别故障位置,并采用直流断路器开断故障的方法,可以快速隔离直流线路故障并缩小故障影响范围。最后,在PSCAD/EMTDC中建立混合直流输电系统模型,仿真验证了所提策略的可行性。结果表明,所提控制策略在所联接电网交流故障情况下可相应提高直流系统的输送功率,降低功率输送中断发生的概率;直流线路故障时基于直流断路器的直流电流突变率保护策略能够快速隔离故障,提高供电可靠性。