基于Hausdorff距离的自适应母线保护新原理

传统基于工频量的差动式或比相式母线保护装置受滤波算法数据窗影响动作速度较慢且原理上无法摆脱电流互感器(current transformer, CT)暂态饱和带来的不利影响.为此,提出了一种基于Hausdorff距离算法的自适应母线保护新原理.首先给出了Hausdorff距离算法的基本原理,然后将与母线相连任一支路电流...     

一种基于Hausdorff距离算法的电流互感器饱和识别策略

为解决电流互感器(TA)饱和导致的线路电流差动保护误动问题,提出一种基于Hausdorff距离算法的电流互感器饱和识别策略。首先,分析了电流互感器的饱和特性,指出现有饱和识别方法的问题。然后,基于电流互感器正常电流波形和饱和电流波形的特征,引入了在几何建模、图像识别等领域广泛应用的Hausdorff距离算法,提出了TA饱和识别判据,该判据能在线路区外故障发生互感器饱和时可靠闭锁电流差动保护,在区内故障时可靠不动作。理论分析和基于PSCAD的仿真结果表明,所提TA饱和识别策略能有效识别不同程度的电流互感器饱和,识别快速且准确性较高,具有一定的工程借鉴意义。     

高压地下电缆自适应继电保护方案的研究

针对电力电缆与架空线路电气参数的不同,分别从电力电缆分布电容以及零序阻抗两方面出发,提出了适用于高压地下电缆的自适应保护方案。通过对采用电容电流补偿和不采用电容电流补偿的分相电流差动保护的动作行为的比较分析,证明了电容电流补偿的必要性,提出了基于电容电流半补偿的分相电流差动保护方案。由于电缆线路零序阻抗非线性特性对保护性能产生很大的影响,精确计算电缆线路零序阻抗是非常必要的,故提出了基于迭代算法的自适应零序电流保护方案的思路与步骤。     

高压地下电缆自适应继电保护方案的研究

针对电力电缆与架空线路电气参数的不同,分别从电力电缆分布电容以及零序阻抗两方面出发,提出了适用于高压地下电缆的自适应保护方案.通过对采用电容电流补偿和不采用电容电流补偿的分相电流差动保护的动作行为的比较分析,证明了电容电流补偿的必要性,提出了基于电容电流半补偿的分相电流差动保护方案.由于电缆线路零序阻抗非线性特性对保护性能产生很大的影响,精确计算电缆线路零序阻抗是非常必要的,故提出了基于迭代算法的自适应零序电流保护方案的思路与步骤.     

风电接入对继电保护的影响(七)——风电场送出电网继电保护配置研究

开展大规模风电场并网送出电网继电保护实时数字仿真(RTDS)试验,指出现有风电场送出电网继电保护存在的问题,给出风电场送出电网保护配置建议:110 kV送出线路的主保护采用分相电流差动保护,后备保护采用解微分方程算法的距离Ⅰ段,或将相量距离Ⅰ段保护延时0.15 s动作,同时配置常规距离Ⅱ、Ⅲ段及零序电流保护;送出变压器主保护采用差动保护,励磁涌流判据采用间断角鉴别、时差法等方法,后备保护配置复合过电流保护及零序电流方向保护;330 kV送出线路主保护配置2套独立工作的分相电流差动保护,采用电压突变量选相元件及基于零序分量的方向元件,后备保护配置与110 kV送出线路相同。     

基于相似度比较的环状柔直配电网线路单极接地故障保护

直流配电网线路发生单极故障的概率较高,同时受过渡电阻变化范围较大的影响,故障识别难度大。首先,针对环状直流配电网的中压直流线路单极接地故障的保护问题,分析了单极接地故障后系统的零模网络。基于系统的零模网络,分别建立了区内、区外故障的数学模型,并通过Hausdorff距离算法对任意时刻零模差动电流采样信号和由区内、区外模型求得的零模差动电流值分别进行相似度比较,实现故障的快速识别和隔离,保护定值整定简单。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,验证了所提保护方案的可行性,结果表明该方案识别准确度高、耐受过渡电阻能力强。     

含逆变型分布式电源的配电网分区域电流保护

针对大规模逆变型分布式电源接入配电网后对传统电流保护可靠性产生影响的问题,该文提出一种分区域电流保护方案。分析含逆变型分布式电源的配电网的故障特性,并将配电网线路划分为逆变型分布式电源的上游线路区域、下游线路区域和并网线路区域。针对上游线路区域的保护,提出一种自适应方向电流保护方案;下游线路区域则采用基于保护本地信息的自适应电流保护方案;并网线路区域考虑采用电流差动保护方案。通过算例系统进行仿真,验证了含逆变型分布式电源的配电网分区域电流保护方案的有效性。     

基于Hausdorff距离算法的变压器差动保护新判据

对变压器励磁涌流和故障电流波形整体形态的特征进行分析,利用两者之间相似度差异,结合Hausdorff距离算法在图形相似度方面的优势,构造基于Hausdorff距离算法的变压器差动保护新判据,该判据采用归一化后的差流序列和标准正弦波序列之间的Hausdorff距离值进行判别,以区分变压器的励磁涌流(包括对称性涌流)和故障差流(包括故障电流叠加励磁涌流)。通过仿真试验验证所提新判据的有效性、快速性和抗干扰性。     

高温超导电缆分相电流差动保护的电容电流补偿方案

分析了高温超导电缆的电气参数特点,讨论了将架空线路差动保护中的电流补偿方案直接应用于高温超导电缆线路的可行性,对无电容电流补偿、电容电流半补偿、基于贝瑞隆模型等不同差动保护方案的动作性能进行了仿真分析。结果表明,在高温超导电缆分相电流差动保护方案中必须考虑电容补偿;基于贝瑞隆模型的电流差动保护性能优越,耐过渡电阻能力强,能够满足高温超导电缆线路分相电流差动保护的应用要求。     

基于多维度相互校验的线路电流差动保护自校正同步策略

针对目前线路电流差动保护普遍使用的基于内部时钟同步方法,分析了基于乒乓原理测量通道时延的内部时钟同步方法在出现通道路由不一致时,会造成差动保护不正确动作的可能性。提出了一种自适应的异常差流监视手段,同时结合线路两侧的电气量同步判据,能够可靠识别出线路电流差动保护同步异常的情况。在内部时钟同步的基础上,提出了一种结合电气量判据及外部时钟的自校正同步策略,该策略能够自动完成同步状态辨识,提高了差动保护抗通道收发路由不一致的能力。实验验证表明,所提出的基于多维度相互校验的电流差动保护自校正同步策略能够提高线路电流差动保护抗通道扰动的能力。     

基于改进Hausdorff距离算法的发变组大差保护新原理

发变组大差动保护属于保护双重化中主保护的一种,传统发变组大差保护动作速度慢且易受电流互感器饱和影响。对此,提出了一种兼备速动性及抗饱和特性的基于改进Hausdorff距离算法的发变组大差保护新判据。首先分析了改进Hausdorff距离算法的基本原理:在发变组区内故障时,由各端电流构造的Hausdorff距离值较大;在区外故障及正常运行时,由各端电流构造的Hausdorff距离值较小,基本为0。基于此原理提出了发变组大差保护新判据,并给出了门槛值整定方案。另外,提出了电流互感器饱和识别及保护再开放策略。理论分析和仿真结果验证了所提保护方案的有效性,能快速可靠识别区内故障,在区外故障饱和情况下可靠闭锁,再次发生转换性故障时也能快速开放,且判据门槛值整定简单,不受系统参数的影响。     

具备高灵敏性与速动性的柔性直流输电系统纵联保护方案

多端柔性直流输电线路故障的快速识别对电网的安全稳定运行具有重大意义。目前,直流线路纵联差动保护未考虑电容电流的影响,其速动性的欠缺导致其仅用作后备保护。为解决该问题,提出了一种足够灵敏、且能够在超短时间窗内实现故障识别的纵联保护原理。首先,基于贝瑞隆模型,对电容电流进行有效补偿。其次,计及模型法对参数较为敏感这一不利因素,设计了保护浮动门槛。最后,基于区内/外故障情况下电流推演值与原始值间的Hausdorff距离存在差异性的特征,提出了一种多端柔性直流输电线路纵联保护原理。理论分析及仿真结果表明,所提的保护原理能灵敏、可靠地实现区内故障的识别,并且在速动性指标上能够满足柔性直流输电系统的要求。     

半波长交流输电线路保护方案及装置研制

半波长线路输电距离远,故障特征与常规输电线路差异显著。针对半波长线路对保护带来的挑战,基于自由波能量保护、同步差动阻抗保护和假同步差动阻抗保护等半波长保护原理,设计了实用的半波长线路保护方案,确保近端故障单端量保护快速动作,远端故障双端量保护全线速动。针对半波长线路保护算法复杂、计算量大、采样率要求高、纵联通道延时长等难题,设计了基于中央处理器+双数字信号处理器(CPU+双DSP)的系统构架,提出了保护逻辑分处理器及分调度周期处理、假同步差动阻抗保护采样数据回退处理等关键技术,形成完整的半波长线路保护装置软硬件实现方案。经实时数字仿真(RTDS)试验和动模试验验证,所研制保护装置各项动作行为、性能指标均满足半波长输电线路安全运行要求。     

基于R-L模型误差的自适应距离保护

为了描述R-L模型的准确性,提出了R-L模型误差的概念.仿真显示,R-L模型误差与测量电抗误差有明确的关系.目前基于R-L模型算法的距离保护一般采用反时限动作特性,针对其保护范围的开放很保守、不利于中远端故障快速切除的缺陷,提出了基于R-L模型误差的自适应距离保护.故障后,实时计算R-L模型误差,并根据R-L模型误差与测量电抗误差的关系自适应地调整电抗值.仿真结果表明,所提出的自适应方案能有效防止暂态超越,并能显著提高末端故障时的动作速度,整体性能较反时限动作特性距离保护有了很大提高.     

输电线路的集成全频域保护

回顾了暂态保护和集成保护的发展历程,提出了一种集成全频域保护方案。该保护方案整合了传统的工频量保护算法和暂态量保护算法,将基于工频量和暂态量的保护算法分为单端保护、双端或多端保护和后备保护三个算法组。单端保护组包括基于工频量的常规距离保护和基于高频暂态量的边界和位置保护,它们基于本地单端电气量实现速动保护;双端或多端保护组由常规的差动保护和基于时间同步的暂态保护组成,它们都由连接线路两端之间的通信通道支持;后备保护组包括常规的方向保护和基于极性比较的暂态保护。最后,对全频域保护技术应用于超长距离半波长输电线的保护方案设计作了研究。     

直流输电线路单极故障不平衡电流分析及差动保护改进方案

电流差动保护基于基尔霍夫电流定律,其从原理上具有绝对的选择性.但随着输电距离日益增加、线路分布特征愈加显著,传统电流差动保护需要增长延时、提高门槛以避免故障暂态分布电容电流引起的误动,降低了保护速动性、灵敏度.为了解决上述问题,研究了利用线路补偿点计算电流的差动保护改进判据,对由线路参数耦合特性引入的健全极不平衡电流的...     

适用于双馈风电场联络线的距离保护方案

风电场联络线作为风电场向电网输送功率的重要通道,其稳定运行对于风电场和电网的安全稳定运行具有重要影响。双馈风电机组故障电流特性复杂,将导致基于全波傅里叶算法的传统距离保护应用在双馈风电场联络线上时性能严重劣化,难以满足实际电网安全运行要求。因此提出一种距离保护方案。该方案以瞬时值表征的微分方程算法为基础,通过数字低通滤波、故障点电压重构和故障距离迭代计算等技术保证距离测量的正确性。仿真结果表明,该距离保护方案的整体性能明显优于传统距离保护方案,可较好地满足工程应用要求。     

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。     

同塔并架四回线中线路保护的适应性

从原理上分别对线路距离保护、方向保护、分相电流差动保护在同塔并架四回线中的保护特性进行了适应性分析,并对同塔并架四回线中的保护选相进行了阐述,据此提出了适应于同塔并架四回线的线路主保护及后备保护配置方案。