输电线路单相瞬时性故障熄弧判定方法北大核心CSCD

为确保单相瞬时性故障时自适应重合闸成功并尽量缩短非全相运行时间,提出了一种准确判定输电线路故障电弧熄弧时间的方法。分析了瞬时性故障二次电弧阶段与恢复电压阶段故障相端电压的频率特征,基于熄弧后故障相端电压信号中高频分量能量迅速减小的特点,利用小波分解提取信号特定频带的能量,依据相邻两时间窗的信号高频分量能量比判断电弧是否熄灭。所提方法适用于带并联电抗器及不带并联电抗器的220-750 k V的输电线路,仿真结果及现场录波数据分析验证了其可行性和准确性。     

输电线路单相瞬时性故障熄弧判定方法

为确保单相瞬时性故障时自适应重合闸成功并尽量缩短非全相运行时间,提出了一种准确判定输电线路故障电弧熄弧时间的方法。分析了瞬时性故障二次电弧阶段与恢复电压阶段故障相端电压的频率特征,基于熄弧后故障相端电压信号中高频分量能量迅速减小的特点,利用小波分解提取信号特定频带的能量,依据相邻两时间窗的信号高频分量能量比判断电弧是否熄灭。所提方法适用于带并联电抗器及不带并联电抗器的220-750 k V的输电线路,仿真结果及现场录波数据分析验证了其可行性和准确性。     

真双极柔性直流系统单极接地故障熄弧时刻识别策略

自适应重合闸不仅应具备区分故障类型的能力,还应进一步对瞬时性故障重合闸时间进行优化,这就需要对故障熄弧时刻进行识别。首先,通过分析接地故障电弧的动态特性,实现故障电弧非线性特征及熄弧时刻的自适应模拟。其次,分析真双极柔直线路故障极端电压熄弧前后的暂态和稳态特性,揭示出熄弧前故障极端电压变化趋势主要取决于零输入响应分量,呈现衰减趋势,而熄弧后故障极端电压主要取决于零状态响应分量,呈现上升趋势。最后,提出一种积分比算法,有效提取故障极端电压在熄弧前后的特征差异,若在循环判断时间内积分比始终不低于阈值,则判断故障已熄弧,并将首次超过阈值的时刻输出为检测熄弧时刻。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提策略的有效性和可靠性。     

计及换相失败的输电线路单相接地故障熄弧时刻识别

针对含直流馈入交流输电线路单相跳闸后换流阀换相失败导致重合闸判据失效的问题，提出基于故障相时移电压能量比的熄弧时刻识别策略。首先，基于换流器开关函数理论，研究逆变侧换相失败时换流阀两侧电压电流相互作用关系。然后，对带并联电抗器交流故障相端电压特征进行分析，得到熄弧前后的电压幅值波动差异。最后，计算故障相电压能量分布，利用时移电压能量比确定单相接地故障二次电弧熄弧时刻。在PSCAD/EMTDC平台的仿真结果验证了所提识别策略的有效性。     

输电线路单相自适应重合闸的双SVM实现方案

实现输电线路自适应重合闸的关键是正确区分永久性故障和瞬时性故障以及快速确定瞬时性故障二次电弧熄灭时刻。提出了基于双支持向量机的自适应重合闸实现方案。首先,分析二次电弧阶段的故障相端电压的频谱分布和高频能量在瞬时性故障和永久性故障下的不同特征,利用离散傅里叶变换获得电压谐波总畸变率和高频能量二维特征向量,设计支持向量机SVM1区分故障性质。其次,基于瞬时性故障二次电弧熄灭前后故障相电压谐波和电压幅值的变化特性,以电压谐波总畸变率和幅值为输入量,利用支持向量机SVM2判断二次电弧是否熄灭。仿真结果表明,所提方法能可靠区分瞬时性故障与永久性故障,快速捕捉瞬时性故障熄弧时刻,抗噪声能力较强。     

单相自适应重合闸研究综述

为了实现瞬时性故障时可靠重合,永久性故障时可靠不重合的目标,对单相自适应重合闸的研究情况进行了分析和总结.首先根据瞬时性故障过程三个阶段不同特征以及线路是否带并联电抗器进行分类,对每一类原理进行了梳理.然后对各类判据的特点及存在的问题进行了分析.研究后认为,基于恢复电压阶段的判据虽无法判断熄弧时刻,但原理简单,易于实用化,是现阶段实用化研究的重点,而基于二次电弧阶段的判据虽然能够判断出熄弧时刻,但是原理复杂,对硬件要求高,是未来研究的重点.     

基于序分量无功功率的单相自适应重合闸

针对不带并联电抗器的超高压输电线路,提出一种基于序分量无功功率的单相自适应重合闸实现方法。当线路发生单相接地故障且故障相两端断路器跳开后,在永久性故障下,线路侧各相电压和电流值经短暂时间过渡到稳态,之后各序分量无功功率基本保持恒定;在瞬时性故障二次电弧尚未熄弧阶段,电弧电压和故障相端电压随电弧拉长不断升高,正序无功与负序无功呈现相反方向的增减变化。基于这一现象,采用线路侧断开处的正序与负序无功功率分量的变化率来区别永久性和瞬时性故障。在二次电弧熄弧瞬间,故障相电压相位会后移90°,此时正序与负序无功功率分别有不同极性的跃变,通过检测序分量无功功率的突变来捕捉熄弧时刻。该方法实现简单,耐过渡电阻能力强,受故障位置影响小,能适用于重负载线路。EMTP仿真验证了其正确性和有效性。     

并联电抗器中性点小电抗的选择及其对单相自适应重合闸的影响

根据单端带并补的输电线路模型,推导了最佳中性点电抗器的取值,以达到对相间电容进行完全补偿并在瞬时性故障时快速熄弧的目的。同时,建立了线路瞬时性故障时的一、二次电弧模型,并在ATP/EMTP中进行了500 kV输电线路瞬时性故障的仿真,仿真包括了输电线路进行导线换位和不换位2种情况,明确了不同中性点电抗器的选择对熄弧时间、潜供电流、恢复电压的影响。由仿真分析发现了传统基于电压幅值、电压畸变的单相自适应重合闸判据的不足。指出自适应重合闸判据应适应线路导线有无换位、有无并补、有无中性点电抗器及中性点电抗器取值大小等情况,从而达到在瞬时性故障时断路器在最佳时间快速重合、永久性故障时不重合的目的。     

采用原子分解法的带并联补偿线路单相自适应重合闸

带并联补偿输电线路单相瞬时性故障时,故障相恢复电压阶段会同时存在工频分量和低频分量,从而形成拍频现象。目前,基于上述原理的自适应重合闸判据抗干扰能力不强,且不能确定准确的熄弧时间。对此,文中采用一种新的信号处理方法——原子稀疏分解法分析非线性故障信号,以提取瞬时性故障时恢复电压阶段存在的低频分量,进而对故障性质作出判别;同时,原子稀疏分解法较强的时域和频域分析能力可以准确地确定故障熄弧时刻,为线路断路器的重合时刻整定提供依据。仿真实验验证了所述方法能够有效提高自适应重合闸性能。     

带并联电抗器的超高压输电线路自适应重合闸新判据

对带并联电抗器线路发生瞬时性单相接地故障时跳开相的恢复电压特征进行了分析,应用拉普拉斯变换对恢复电压中的各种暂态分量进行了定量求解,从原理上揭示了恢复电压中衰减周期分量的产生原因.通过瞬时性故障与永久性故障时故障相端电压波形的对比,提出了识别永久性单相接地故障的跳开相端电压衰减周期分量幅值判据,并给出一种从跳开相端电压中提取低频衰减周期分量幅值的实用方法,该方法计算简单,判定迅速准确,且不受过渡电阻影响,可有效应用于带并联电抗器的超高压输电线路单相自适应重合闸故障性质的识别及重合时刻的选择.     

单相自适应重合闸相位判据的研究

自适应自动重合闸技术具有诸多传统重合闸技术所不具有的优势。提出了一种新型区分输电线路单相瞬时性故障与永久性故障的方法。当瞬时性故障发生时，短路点电弧熄灭后，在恢复电压阶段，断开相电压的大小及其相位都与永久性故障情况有本质不同。在详细分析断开相电压工频分量组成部分的基础上，利用它们的相位特性，提出了单相自适应重合闸的相位判据，并针对输电线路的实际参数、运行方式以及故障条件对判据的影响做了详尽分析，结果表明，相位判据可以准确判定故障性质。该判据方法简单、可靠，而且仅利用单端电气量，易于实现。EMTP仿真测试和现场录波数据测试都验证了该判据的有效性和准确性。     

基于电压谐波信号分析的单相自适应重合闸

自适应自动重合闸技术具有诸多传统重合闸技术所不具有的优势。经研究提出了一种新型的区分输电线路单相瞬时性故障与永久性故障的方法。当故障发生时，对于不同的故障性质（瞬时性故障或永久性故障），重合闸安装处母线的电压信号在不同时刻所蕴含的谐皮分量有所不同。根据对故障电弧电压信号的具体分析，提出了判别故障性质的奇次谐波能量判据，该判据适用于发生金属性故障或经过渡电阻故障时判故障性质。通过EMTP软件中的TACS功能对电弧故障的大量仿真，验证了该算法的有效性和准确性。且该判据仅利用了电压信号，所以基于此判据的单相自适应合闸是易于实现的。     

消除模糊区的同杆双回线自适应重合闸

常规单相重合闸方式无法识别线路瞬时故障与永久故障,当重合于永久故障时,将对系统或相关设备增加一次冲击,并有可能导致直流换相失败。文中提出了一种仅需本回线信息的同杆双回线自适应重合闸判据,工程实用性强。该判据采用故障相故障点恢复电压,通过线路电容参数和多种故障类型下电容耦合电压的大小关系实时计算动作门槛,消除由线路电容参数和故障类型造成的故障性质判别模糊区;引入辅助判据,合理设置重合闸时间,消除由异名相跨线不接地故障造成的模糊区。仿真实验表明文中提出的自适应重合闸判据适用于同杆双回线可能出现的多种故障类型。     

基于Prony算法的单相自适应重合闸故障识别方法

基于电压互感器“带通”特性及实际系统工频分量的特点，提出了一种适用于带并联电抗器的特高压输电线路单相自适应重合闸故障识别方法。首先，利用ATP-EMTP电磁暂态软件建立电弧模型；其次，使用Prony算法求取工频衰减因子，并计算固定时间窗内的衰减因子比；最后通过比较瞬时性故障和永久性故障衰减因子比的差异提出故障识别判据。通过大量仿真及计算表明，无论故障点位置在哪，该方法均能够正确、有效识别瞬时性故障和永久性故障。     

基于电压内积的带并联电抗器输电线路单相自适应重合闸

针对带并联电抗器的超高压输电线路,提出一种基于电压内积的单相自适应重合闸实现方案。在线路发生单相接地故障且故障相两端断路器跳开后,求出健全相电压和与故障相端电压的内积为始化内积,健全相电压和与故障相端电压一阶导数电压的内积为补偿内积。对于永久性故障,经短暂态后,始化内积小于补偿内积,两内积曲线不会出现交点。对于瞬时性故障,在二次电弧初始阶段,始化内积小于补偿内积;随着电弧电阻增加,始化内积逐渐增加,补偿内积逐渐减小,两内积曲线出现交点;在恢复电压阶段,两内积呈低频振荡曲线且相位相差90°,并相互交错再次出现交点。基于上述现象,通过两内积曲线是否出现交点来区别永久性和瞬时性故障,并当出现第二个交点时可以确定瞬时性故障已进入恢复电压阶段。该方法不需要整定,在断路器单相跳开后启动判据,实现简便,不需要频域计算、不受低频振荡分量的影响。EMTP仿真和实际录波数据验证了其正确性和可行性。     

带并联电抗器同杆双回输电线路跨线接地故障自适应重合闸策略

针对传统重合闸策略不判定故障性质而盲目重合、重合失败对系统造成二次冲击的问题,提出了基于故障相无功功率的带并联电抗器同杆双回输电线路跨线接地故障自适应重合闸策略.首先,提出了准两相跳闸策略,为跨线接地故障中故障相提供充足耦合电气量.其次,基于故障相在瞬时性故障和永久性故障中无功功率的巨大差异,提出了基于无功功率的跨线接...     

Emulation of Auto-Reclosing Scheme with Adaptive Dead Time Control for Protection of Series Compensated Transmission Line

Series compensation plays an important role in smart power grid to improve power transfer capacity and voltage profiles. Majority of faults occurring in grid are transient in nature. However, discrimination between transient fault and permanent fault are contemporary problems in the field of distance protection of transmission line. Auto-reclosure is one of the foremost solutions for the same. This paper demonstrates implementation of auto-reclosing scheme using Modified Full Cycle Discrete Fourier Transform with adaptive dead time control. The fault detection logic is based on monitoring impedance trajectory in the R-X diagram of distance relay. The reclosing instance is identified by examining differential voltage across the contacts of circuit breaker. During transient fault condition, based on the time by which the breaker voltage retarded to normal value (below preset threshold) is used to set adaptive dead time of reclosure. Software validations have been performed with the variation in fault location, fault resistance, and fault location with varying line compensation level. Real time validation is also performed using digital signal controller on laboratory prototype. The outcome of simulation and emulation indicates substantial reduction in dead time indicating effectiveness of the developed scheme.     

一种提高超高压输电线自动重合闸成功率的方法

在超高压（EHV）输电线运行中采用单相重合闸以提高系统的可靠性和稳定性。为利于故障点灭弧,提高单相重合闸的成功率,一般采用并联电抗器加中性点电抗器的接线方式。计算和分析表明：中性点电抗器使断开相处于低电压状态,有利于灭弧,但不利于判断线路的绝缘水平,造成重合于故障线路。在中性点电抗器与地之间装设接地开关,在重合闸之前合上此开关,根据断开相电压值可有效判别线路故障的性质和绝缘水平,可防止重合于故障线路,提高重合闸的成功率。     

带并联电抗器的线路单相自适应重合闸故障判别原理

针对带并联电抗器的超高压输电线路,研究了故障后线路断开相并联电抗器与中性点小电抗上的电压特性,发现在永久性故障时,无论是金属性接地还是经过渡电阻接地,断开相并联电抗器上电压与中性点小电抗上电压的比值总是大于瞬时性故障时两者的电压比值。基于上述结论,提出了超高压带并联电抗器输电线路单相自适应重合闸故障的电压判别方法。理论分析和EMTP仿真表明,该判别方法简单、有效,能可靠实现超高压输电线路上的单相自适应重合闸。