特高压直流单极故障引发送端接地极引线过电压计算方法及影响因素分析EI北大核心CSCD

接地极引线是特高压直流输电系统的重要组成部分,其运行状态与特高压直流输电工程运行的可靠性密切相关。针对特高压直流单极故障后接地极引线所出现的过电压风险,研究了过电压幅值及振荡频率的计算方法,并基于仿真算例探讨了影响过电压幅值及振荡频率的影响因素。首先,计及特高压直流一次系统以及控制系统行为,推导了特高压直流单极故障后接地极引线首端电压扰动的传递函数,提出了基于传递函数求解过电压峰值及电压振荡频率的方法。其次,利用西南某实际±800k V特高压直流系统实际录波,验证了传递函数的有效性。最后,基于仿真算例分析了直流线路故障位置、接地极引线的长度、电流控制器参数以及故障前直流的正常运行电压等因素对故障后接地极引线过电压峰值及振荡频率的影响。     

特高压直流单极故障引发送端接地极引线过电压计算方法及影响因素分析

接地极引线是特高压直流输电系统的重要组成部分,其运行状态与特高压直流输电工程运行的可靠性密切相关。针对特高压直流单极故障后接地极引线所出现的过电压风险,研究了过电压幅值及振荡频率的计算方法,并基于仿真算例探讨了影响过电压幅值及振荡频率的影响因素。首先,计及特高压直流一次系统以及控制系统行为,推导了特高压直流单极故障后接地极引线首端电压扰动的传递函数,提出了基于传递函数求解过电压峰值及电压振荡频率的方法。其次,利用西南某实际±800k V特高压直流系统实际录波,验证了传递函数的有效性。最后,基于仿真算例分析了直流线路故障位置、接地极引线的长度、电流控制器参数以及故障前直流的正常运行电压等因素对故障后接地极引线过电压峰值及振荡频率的影响。     

基于特征谐波测量阻抗的HVDC接地极线路保护新原理

针对高压直流输电系统接地极线路高阻、远端接地故障保护灵敏度低的问题,提出一种基于特征谐波测量阻抗的高压直流输电系统接地极线路保护新原理。首先,基于接地极系统等效电路,定义线路量测端测得的特征谐波电压与入线特征谐波电流之比为接地极线路特征谐波测量阻抗,并对接地极线路故障前后特征谐波测量阻抗的特征进行理论分析与推导。随后,在此基础上构造基于特征谐波测量阻抗幅值比的故障保护判据。通过PSCAD/EMTDC搭建的仿真模型,验证不同工况下保护判据的有效性和可靠性。仿真结果表明,该文所提的原理保护范围接近线路全长,具有较强的抗过渡电阻能力,且具有一定的抗噪声干扰能力。同时,该保护原理无需增加其他的硬件设备,具有良好的适用性和实用价值。     

基于高频测量阻抗幅相特性的接地极双回跨线故障测距方法EI北大核心CSCD

接地极线路阻抗监视系统测得的高频测量阻抗具有显著的非线性变化特征,不能直接用于故障测距,文章分析了高频测量阻抗的幅值和相角随故障距离的变化特征,基于故障情况下测量阻抗变化量的幅值和相角周期特性,构建了幅值–相角数值表,实现对故障区段的判定。在此基础上,根据短区段相角值的近似线性单调特性,提出了基于区段边界相角值的故障测距方法,实现了基于接地极线路高频测量阻抗幅值–相角特性的双回线故障测距。仿真验证了所提测距方法在多种工况下的有效性和准确性,能够显著降低高压直流输电系统接地极线路的故障检修难度。     

基于高频测量阻抗幅相特性的接地极双回跨线故障测距方法

接地极线路阻抗监视系统测得的高频测量阻抗具有显著的非线性变化特征,不能直接用于故障测距,文章分析了高频测量阻抗的幅值和相角随故障距离的变化特征,基于故障情况下测量阻抗变化量的幅值和相角周期特性,构建了幅值–相角数值表,实现对故障区段的判定。在此基础上,根据短区段相角值的近似线性单调特性,提出了基于区段边界相角值的故障测距方法,实现了基于接地极线路高频测量阻抗幅值–相角特性的双回线故障测距。仿真验证了所提测距方法在多种工况下的有效性和准确性,能够显著降低高压直流输电系统接地极线路的故障检修难度。     

高压直流接地极线路故障特性仿真及其 故障测距新算法研究

高压直流输电系统可用大地构成输电回路,接地极系统运行方式复杂。建立了±500 kV直流输电系统仿真模型,分析了接地极线路故障时的运行特性,并针对接地极线路单线短路故障,提出了一种基于贝杰龙模型的接地极线路故障测距新方法。利用故障后首端电压和两出线电流推算沿线电压分布,根据故障点或极址点为全线电压最小值的特点构造故障测距函数,计算出故障距离。PSCAD/EMTDC仿真计算结果和工程实例表明,该算法可在接地极全线范围内实现故障定位,且具有较高精度。     

基于谐波测量阻抗偏差的接地极线路保护新方法

针对目前特高压直流输电系统接地极线路保护存在死区的问题,提出了一种基于谐波测量阻抗偏差的接地极线路保护新方法。在不同故障工况下推导了接地极线路的谐波测量阻抗表达式,利用阻抗表达式分析了正常运行工况与故障工况下谐波测量阻抗的偏差特性。在此基础上,提出了基于谐波测量阻抗偏差的接地极线路故障保护判据。利用PSCAD/EMTDC进行仿真验证,仿真结果表明,所提保护方法较传统保护方法可有效检测到接地极线路发生的各种故障,耐受过渡电阻能力强,且不存在保护死区。     

特高压直流输电线路接地极线路高阻故障测距方法研究

直流接地极线路不同于直流输电线路,其在正常运行下,电压电流的值均很小,且极址点是通过阻值很小的过渡电阻接地,因此接地极线路精确定位是故障测距的难点。理论分析和仿真表明,当接地极线路发生接地故障,且接地点电阻大于或等于极址电阻时,流入故障点的电流很小,利用沿线电压分布推导得到的故障点电压不再是电压在线路上分布的最小值,而极址点电压是沿线电压分布的最小值。因此根据故障点电压相等来构造测距函数的测距原理存在不足之处。利用极址点电压相等构造测距函数,提出一种基于故障录波数据的耐受高阻接地的直流接地极线路故障测距新方法。大量仿真表明,该算法可以实现接地极线路的精确定位,对采样率要求不高,便于工程实际运用。     

高压直流输电接地极线路内过电压及绝缘配置

为研究高压换流站接地极线路内过电压产生机理、影响因素及分布特性,以某特高压直流输电工程为研究对象,在EMTDC/PSCAD环境下,建立了过电压分析模型。根据仿真结果,分析了过电压幅值与流经接地极线路的电流幅值及电流变化率的关系,揭示了直流系统在发生故障或运行方式转化期间于接地极线路上形成的不平衡电流剧烈变化是造成内过电压的主要原因;过电压主要受故障类型、故障位置、接地极线路长度的影响,且沿接地极线路呈线性降低的分布特点;讨论了接地极线路绝缘水平优化配置方法,确定了接地极线路并联间隙参数选取原则,提出了高压直流输电系统的接地极线路设计和运行建议。     

接地极线路短路故障快速识别及故障测距研究

直流接地极线路是从换流站的中性母线处引出,通过架设双导线并联的接地极引线连接到极址处,其极址电阻很小。从中性母线向接地极线路视入,接地极线路就是一个确定的多导体传输线(multiconductor transmission lines,MTL)系统,且其起端电压和起端电流可测,而基于反射原理的测距装置往往出现未能对接地极线路瞬时性故障进行及时捕捉、准确测距的情况。基于此,提出一种利用"构造方向电流"来快速判断接地极线故障,并选出故障接地极线的方法。对故障前数据进行小波变换,选其含有直流分量的小波系数来获取直流分量,实现极址电阻在线准确计算和监测。在接地极线故障正确选线和极址电阻准确计算的基础上,提出了基于π型等效线路模型的谐波分量阻抗测距方法。仿真和现场实测数据表明,该测距算法对于接地极线路近端故障有很高的测距精度。     

不确定条件下计及线路保护动作特性的电压暂降频次评估

线路保护的动作时限将直接影响电压暂降的重要指标之一——持续时间。针对线路发生故障的情况,对不同动作时限特性的线路保护装置对电压暂降幅值与持续时间的影响展开了研究。计算线路单端跳闸而故障未消除时的多级电压暂降幅值,并根据线路保护的动作特性和故障位置确定电压暂降幅值区间以及不同线路、相同电压暂降区间内的电压暂降持续时间。基于蒙特卡罗模拟法研究不确定条件下的故障信息概率模型,结合保护动作特性对电压暂降幅值及持续时间的影响提出了不确定条件下的计及线路保护动作特性的电压暂降频次评估计算模型,同时考虑故障信息随机性及线路上不同保护类型动作特性对目标节点进行分析,给出包含电压暂降持续时间信息的年均预期电压暂降频次。标准IEEE 14节点系统的仿真结果证明了所提计算方法的正确性和有效性。     

同塔双回线纵向故障特征分析及零序方向保护改进

同塔双回线在发生不对称纵向故障时,由于负荷电流的转移,健全线路上会流过较大的不平衡电流,可能导致健全线路上带零序电压补偿的纵联零序方向元件误动。分析了同塔双回线纵向故障时零序、负序分量的特征,阐释了单相故障跳闸后健全线路上带零序电压补偿的零序方向保护误动的机理,并且提出了利用单回线负序分量信息的保护改进方法。在零序电流达到门槛值而零序电压不足时,引入负序电流门槛来判断是否启动零序电压补偿,并结合带负序电压补偿的负序方向元件来判断故障方向。仿真结果表明,所提方法在相邻线路发生不对称纵向故障时能有效闭锁本线路的方向保护,防止保护误动作;在本线路靠近对侧发生接地故障,本侧零序电压较低的情况下改进的零序方向保护有较高的灵敏度,能够可靠动作。     

基于回归分析法的特高压直流接地极线路故障测距方法研究

实现特高压直流输电工程接地极的准确故障定位有利于提高故障排查效率,对确保接地极及高压直流输电系统的正常运行具有重要现实意义.文章提出了基于回归分析法的特高压直流输电工程接地极线路故障定位方法.分析了接地极线路发生不同类型故障时的电气量变化特征,研究了暂态过电压的形成原因.基于故障后稳态电压和电流的直流量给出了过渡电阻的求解方法,通过回归分析法建立了不同过渡电阻下故障位置与暂态过电压的关系模型,实现了不同过渡电阻下的故障定位.应用于某工程±800 kV接地极系统中的仿真算例结果表明,该方法具有较高的故障定位精度,且对不同故障过渡电阻具有较好的适用性.     

基于模量网络分析的接地极线路故障定位新算法

针对直流接地极线路发生远距离、高阻接地故障时,现有故障定位算法精度低的问题,提出了一种基于模量网络分析的接地极线路故障定位新算法。基于线路的分布参数模型,建立了故障后接地极线路故障模量网络,在此基础上利用接地极线路量测端的电压、电流量计算沿线的电压、电流分布,进而得到故障点处的测量阻抗,根据故障点处测量阻抗虚部最小的特点进行故障定位。大量仿真结果表明,该算法可实现接地极线路全长范围内的准确定位,且不受故障位置和分布电容的影响,具有较高的故障定位精度。     

基于形态学的HVDC线路故障识别与定位方法研究

有效的故障行波波头辨识及测距方法是行波保护应用的重要环节。在介绍数学形态学原理及算法的基础上,通过对故障暂态电压行波的多分辨形态学梯度MMG(Multi-resolution Morpho-logical Gradient)处理,提取出故障折、反射行波的幅值及极性,以此对高压直流输电HVDC(High Voltage DC transmission)线路故障类型进行识别,并利用单端或双端测距算法进行故障测距。同时,讨论了几种与线路故障暂态相似的故障类型:换相失败和逆变侧单相接地故障。Matlab仿真结果表明,所提保护算法能够很好地区别HVDC线路故障和其他相似的暂态过程,也能准确地进行故障定位。     

基于极波模量时差的高压直流输电线路自适应单端保护

针对目前高压直流输电线路单端保护在远端高阻接地故障时灵敏性下降可能造成保护拒动的问题,提出了一种基于极波模量时差的自适应单端保护方案。通过分析高压直流系统的边界作用和极波中耦合的线模和地模的传播特性,得到在区内故障和区外故障时不同的极波波形特征。文中分析了传统单端保护在远端高阻接地故障时灵敏性下降的原因,利用故障极波线模和地模时差内的极波波形斜率和幅值变化量,构造了自适应分段保护判据。基于PSCAD/EMTDC软件的仿真结果表明,所提保护方案能够有效地检测区内外故障,特别是在远端高阻接地故障时仍然保持足够的灵敏性。     

谐振接地配电网电弧接地故障暂态分析方法与辨识

谐振接地中压配电网常发生电弧接地故障,传统的故障暂态分析方法多将电弧电阻简化为线性过渡电阻后代入故障暂态等值电路求解,电弧非线性特征难以体现.针对该问题,适当简化电弧黑盒模型,提出一种适用于谐振接地配电网电弧接地故障的暂态分析方法,定量计算不同过渡电阻下电弧接地故障暂态电流的解析表达式,并根据电弧电压的奇频次谐波衰减特...     

基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理

针对中性点非有效接地配电网单相接地故障处理难题,提出一种基于故障相接地的配电网单相接地故障自动处理方案。自动化系统由变电站内的故障相接地熄弧选线装置和配置于馈线开关的故障相接地启动保护装置构成。通过采用故障相接地手段实现单相接地故障的可靠熄弧,利用故障相接地断开前后的零序电压和零序电流变化特征实现永久性单相接地故障选线、选段、隔离和健全区域供电恢复。通过对故障相接地断开前后系统零序电压和零序电流的变化规律分析,构造了基于故障相接地断开前后基波零序电流比值的单相接地选线和选段判据。讨论了单相接地故障处理启动判据、故障相接地断开时刻感知、故障相接地断开前中性点中电阻投入必要性等关键技术问题。结合实例对所提出的单相接地故障处理过程进行了说明,并开展了实验验证,结果表明了所提出方法的可行性和有效性。     

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。