基于余弦相似度的新能源场站T接型送出线路纵联保护

新能源场站T接型线路保护受新能源电源短路电流幅值受限、畸变的故障特征以及T接型线路拓扑影响,传统电流相量差动保护不能同时满足区外故障可靠性与区内故障灵敏性,存在误、拒动风险。因此,在分析T接型线路对基于余弦相似度纵联保护主判据影响的基础上,提出了基于余弦相似度特征判据的T接型线路纵联保护。综合考虑了电流互感器饱和、发展性故障与电流互感器二次侧断线的影响,研究了相应辅助判据。仿真结果表明,所提保护原理能够在新能源场站T接型线路中可靠识别区内外故障,并应对电流互感器饱和与发展性故障场景,且在常规采样频率下动作性能良好,适应不同类型新能源场站的故障特征。现场数据验证了所提新原理保护的有效性。     

基于Tanimoto相似度的光伏场站送出线路纵联保护

受逆变器耐流能力及控制响应特性影响,光伏电源短路电流幅值受限、相角受控,导致比率式差动保护性能下降,光伏场站送出线路缺乏有效的主保护原理。为解决该问题,在分析光伏场站故障特征的基础上,引入Tanimoto相似度刻画光伏场站与同步系统短路电流之间的波形差异。分析了区内、区外故障时相似度系数的变化,最终构造了基于Tanimoto相似度的纵联保护新原理。仿真结果表明该方法能够正确反映区内、区外故障,适用于光伏场站弱出力场景,对高阻故障具有良好的识别能力。     

基于波形相似度因子的双馈风电场送出线路单相接地保护

提出了一种基于波形相似度因子的双馈风电场送出线路单相接地保护方法。推导出电网故障下的风力发电机端口短路电流表达式,分析风电送出线路故障后故障电流的暂态特性。在此基础上,建立了风电送出系统的0模瞬时值模型。然后,利用区内外故障时模型差异特征构造0模电压波形相似度因子,进行故障定位。最后,通过仿真验证了该方法在各种单相接地故障情况下,均能正确识别区内外故障,不受过渡电阻和频率偏移影响。     

基于电流变化量相似性的海上风电场交流送出线路纵联保护

交流送出线路是海上风电经柔直并网的重要组成部分。该线路故障时,呈现出明显区别同步机电源的故障特征,使得传统纵联保护难以满足可靠性与灵敏性的要求。结合故障后交流送出线路两侧电流变化量的特点,提出一种利用电流变化量相似性的纵联保护原理。以Kendall算法为基础,对交流送出线路内、外部故障时风场侧与柔直侧电流变化量的相关性进行定性分析,提出基于线路两侧电流变化量相关系数的保护判据。利用EMTP-RV仿真软件搭建了海上风电柔直并网系统模型。通过对故障类型、过渡电阻、分布电容、噪声、采样频率、数据窗长以及控制策略的仿真分析,验证了该方法的有效性与可行性。     

基于正序阻抗幅值比的风电场送出线路纵联保护

针对风电场送出线路纵联保护在数据延时传输及异常采样数据下保护性能不佳的问题,提出了基于正序阻抗幅值比的纵联保护。通过分析风电系统送出线路发生区内外故障时正序阻抗幅值特征,得出区内外故障下双端正序阻抗幅值差异比特征不同。引入综合层次聚类(balanced iterative reducing and clustering using hierarchies, BIRCH)方法剔除正序阻抗幅值序列中异常采样数据,形成不含异常采样数据的故障时间序列聚类特征,并结合双端正序阻抗幅值差异比特征,构造不受数据延时传输影响的纵联保护判据。仿真结果表明,所提出的纵联保护不受系统运行工况、故障类型、数据延时传输及异常采样数据的影响。在过渡电阻达到150  时,所提出的纵联保护仍能正确判别故障方向,具有较强的抗噪性能,适用于含风电接入的弱馈型电力系统。     

基于结构相似度与平方误差的新能源场站送出线路纵联保护综合判据

电力电子装置在新能源电力系统中的广泛应用,改变了传统电力系统的故障特性,使得传统保护动作性能下降、甚至存在误动和拒动风险,从而给电网的安全稳定运行带来挑战。在分析新能源送出线路两侧故障波形差异的基础上,提出了基于结构相似度与平方误差的纵联保护综合判据。该方法首先利用小波变换实时提取两侧电流中各频段的信息,通过结构相似度与平方误差综合判据识别区内、外故障。将所提综合判据固化在保护装置中,通过硬件在环动模仿真实验验证了所提原理的有效性:所提方法可解决新能源接入后差动保护动作性能下降问题,适应不同类型新能源场站,具有耐受过度电阻能力,与现有基于新能源暂态电流特征的保护相比,在新能源电源弱出力以及重合于永久性故障时动作性能更好。现场录波数据也验证了所提方法的有效性。     

基于波形相似度比较的线路快速纵联保护研究

针对基于工频量线路纵联保护动作速度受制于滤波算法数据窗以及抗干扰能力不足的问题,提出一种基于波形相似度比较的线路快速纵联保护算法。该方法利用故障发生后故障线路两侧波形间不一致形变的特征,通过Hausdorff距离算法对包括故障暂态时刻在内的任意时刻信号进行相似度比较,实现故障的快速识别和切除。该文结合算法特点提出对应的保护整定方法,并在整定的基础上分析算法的动作特性。针对原有Hausdorff距离算法受异常数据影响的缺陷,分析线路保护可能面临的异常数据特征,提出相应的改进策略。理论分析和仿真试验验证了所提算法的有效性和优越性。     

基于特勒根定理的风场送出线路新型纵联保护

双馈风机和永磁直驱风机广泛应用于陆上风电场。受控制策略影响,送出线路故障时风场侧故障特性与同步机电源差异显著,使传统纵联保护性能下降。特勒根定理建立于基尔霍夫电压、电流定律,仅与电路拓扑结构有关,对含线性/非线性、时变/时不变元件的电路均能适用。将特勒根定理应用到陆上风场送出系统,建立了满足定理应用要求的线路故障拓扑结构图。以此为基础,分析了能够区分内、外部故障的特征量,提出了一种基于故障前后线路两端电压电流的新型纵联保护动作判据。利用风场多个故障案例的录波数据和基于PSCAD的仿真数据对所提判据进行验证及对比分析,证明了所提纵联保护方法的优越性和可行性。     

基于斯皮尔曼等级相关系数的新能源送出线路纵联保护

新能源电源均直接或间接通过电力电子装置并网,其故障电流幅值受限、相角受控、谐波含量高、波形非线性度强,与传统同步电源有着明显区别。传统比率制动式差动保护的动作性能面临挑战。为解决该问题,文中提出了基于斯皮尔曼等级相关系数的送出线路纵联保护方法。当正常运行或者区外故障时,流过送出线路的是穿越性电流,因此两侧电流波形完全相反。当发生区内故障时,两侧暂态电流波形存在巨大差异,因此可以利用斯皮尔曼等级相关系数量度两侧电流波形的相关程度,从而区分区内、区外故障。该方法适用于各类新能源场站,且具备较好的抗过渡电阻和抗噪声能力。同时,与现有基于新能源故障特征的保护相比,该方法在新能源弱出力以及重合于永久性故障时也表现出了较好的动作性能。仿真结果和现场录波数据均证实了该方法的有效性。     

基于状态估计的大规模新能源送出线路纵联保护

“双碳”背景下,加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系,已成为国家重大需求。但是,新能源电源等值内电势不稳定,与传统同步机电源特性存在本质差异,换流器控制导致故障电流幅值受限、相位受控,现有工频量保护性能下降,威胁电网安全稳定。该文提出基于状态估计的大规模新能源送出线路纵联保护原理,在考虑线路分布电容的基础上建立精确的线路模型,利用瞬时值的状态估计冗余特性提升了保护的速动性和可靠性,通过比较所建模型与实际模型匹配程度判别故障。仿真表明,所提保护方法能快速可靠判别各种类型的区内、外故障,保护判别时间不超过2ms,并具有较好的耐过渡电阻和抗干扰能力。     

基于能量分布的新能源场站送出线路纵联保护

随着新能源规模的提升,电力系统中电力电子装置的比例也在升高,使得送出线路的短路电流出现相角受控、幅值受限等特性,对以工频量为基础的传统保护带来了新的挑战。该文利用送出线路在区外、区内故障时故障差动电流所集中的主要频段的不同,通过定义信号能量来表征线路在区外、区内故障时故障差流集中频段的差异,给出了一种基于差动电流频段能量分布的纵联保护新判据。该保护方法不依赖工频量,受电力电子装置带来的短路电流新特性影响较小,针对不同类型新能源场站的送出线路均可应用。文中通过仿真对所提保护原理进行了验证,该保护方案动作时间最快可达3ms,并具有较强的过渡电阻耐受能力。     

基于故障时域电流波形相似度的UPFC线路纵联保护

当统一潮流控制器(UPFC)检测到线路发生故障时,为避免其内部电力电子设备损坏,有必要快速导通晶闸管旁路开关(TBS)以旁路串联侧换流器,由于UPFC的结构发生改变,此时线路中的电气量也随之改变,从而导致原有保护难以适应当前状态.通过对比分析UPFC线路区内、外发生故障时,线路两端短路电流波形特征的变化规律,提出一种基...     

基于结构相似度与平方误差的新能源场站送出线路纵联保护综合判据EI北大核心CSCD

电力电子装置在新能源电力系统中的广泛应用,改变了传统电力系统的故障特性,使得传统保护动作性能下降、甚至存在误动和拒动风险,从而给电网的安全稳定运行带来挑战。在分析新能源送出线路两侧故障波形差异的基础上,提出了基于结构相似度与平方误差的纵联保护综合判据。该方法首先利用小波变换实时提取两侧电流中各频段的信息,通过结构相似度与平方误差综合判据识别区内、外故障。将所提综合判据固化在保护装置中,通过硬件在环动模仿真实验验证了所提原理的有效性:所提方法可解决新能源接入后差动保护动作性能下降问题,适应不同类型新能源场站,具有耐受过度电阻能力,与现有基于新能源暂态电流特征的保护相比,在新能源电源弱出力以及重合于永久性故障时动作性能更好。现场录波数据也验证了所提方法的有效性。     

风电场送出线路距离保护的探究

风电场的电气特性必须符合新的大型风电场并网标准和要求。按照这些要求,风电场受到的约束仅仅是当时的风力条件,应该能在传统发电厂的水平上完成控制任务。例如,在电网降低输电容量时(如主干电网器件替换或检修),风电场的所有风力机可以运行,但功率水平降低。风电场也必须能参与局部平衡控制(二次调频)。主要基于具有低电压穿越能力的双馈风机,在联络线的风电场侧和网侧都采用距离保护,增加保护的可靠性,并建立保护模型,并将其与风机模型相结合进行研究。     

基于暂态电流波形相关性的新能源场站送出线路纵联保护

新能源电源通过变流器并网,其短路电流受控制策略影响而呈现幅值受限、频率为非工频、相角受控等特性,导致传统工频量保护动作性能下降、甚至出现误拒动。提出了一种适用于新能源场站送出线路的主保护原理,以保证新能源电力系统安全可靠运行。分析了同步发电机和各类新能源电源故障暂态电流波形特征,获知送出线路区内、外故障时两侧暂态电流波形相关性存在明显差异,进而提出了基于波形相关性的纵联保护新原理,利用相关系数度量波形相关性并构造了动作判据。仿真结果表明所提保护能够可靠、灵敏地识别送出线路区内、外各种类型短路故障,数据窗长仅为10ms,耐受过渡电阻和噪声的能力强,采用常规采样频率即可,容易推广应用。录波数据验证了所提保护有效性。     

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...     

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...     

基于边缘检测的大规模风电场送出线路纵联保护算法

由于风电出力的波动及送出线路发生故障时故障电流的频偏特性,风电场送出线路纵联保护灵敏度下降甚至拒动,因此提出了基于边缘检测的风电场送出线路纵联保护算法。通过将风电场送出线路两侧采集到的电流构造为矩阵形式,并使用Sobel算子进行边缘检测,从而确定电流采样值变化大的部分。然后通过所识别到的线路两侧电流采样值变化大的部分计算平均梯度幅值并与整定值相比较,实现区内故障和区外故障的快速识别。最后通过PSCAD/EMTDC搭建了大规模风电场送出系统模型,验证了所提算法的适用性、速动性及抗过渡电阻能力。与现有送出线路的纵联保护相比,所提方法在风电场弱出力的情况下仍适用,且动作速度更快。     

基于纵联阻抗幅值的输电线路纵联保护

提出了一种基于纵联阻抗幅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降分量差与电流故障分量和的比值计算而来的,利用这个阻抗的幅值判断故障是否发生在区内.区外故障时,上述阻抗的幅值明显大于全线串联正序阻抗的幅值;区内故障时,该阻抗的幅值明显小于上述定值,该保护不仅易整定、具有自选相功能,性能稳定,动作灵敏、适应性强,而且能有效抵御由线路电容电流和CT饱和所带来的影响.在EMTP数字仿真和动模试验中,建立一条1000 kV、500 km和一条500 kV 50 km输电线路的模型,后者还考虑了CT饱和,使用兰州东至咸阳750 kV的动模数据,进行了各种故障下仿真,结果表明所述纵联保护都能正确标示各种故障状态.     

基于纵联阻抗幅值的输电线路纵联保护

提出了一种基于纵联阻抗幅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差与电流故障分量和的比值计算而来的,利用这个阻抗的幅值判断故障是否发生在区内。区外故障时,上述阻抗的幅值明显大于全线串联正序阻抗的幅值;区内故障时,该阻抗的幅值明显小于上述定值。该保护不仅易整定、具有自选相功能,性能稳定、动作灵敏、适应性强,而且能有效抵御由线路电容电流和CT饱和所带来的影响。在EMTP数字仿真和动模试验中,建立一条1 000 kV、 500 km和一条500 kV 50 km输电线路的模型,后者还考虑了CT饱和,使用兰州东至咸阳750 kV的动模数据,进行了各种故障下仿真,结果表明所述纵联保护都能正确标示各种故障状态。