基于参数识别的长输电线路接地距离保护算法

针对长输电线路补偿算法采用传统距离保护测距方程后耐过渡电阻能力不强,在保护范围末端发生高阻接地故障时保护容易超越的问题,提出了一种新的基于参数识别的时域长输电线路接地距离保护算法。故障发生后,采用引入插值法的Bergeron模型,利用保护安装处的电压电流来计算线路末端的电压电流,在线路末端应用所推导出的可用于长输电线路分布参数的具有3个系数的时域解微分方程算法来计算故障距离。当计算距离小于保护整定距离时,判为区内故障,保护动作跳闸;否则,保护不动作。理论分析和仿真实验证明,该算法不受长输电线路分布电容和故障暂态的影响,动作速度快,耐过渡电阻能力强,在300km长输电线路、300Ω过渡电阻条件下,保护可靠动作,不会发生超越。     

特高压长线路单端阻抗法单相接地故障测距

特高压长线路分布电容大,故障后波过程明显,基于集中参数模型的单端阻抗法故障测距无法适用。针对该问题,采用分布参数建模,经分析证明观测点处的负序电流可以很好地模拟故障支路负序电流（故障点电压）的相位信息。基于此,提出了一种新的阻抗法故障测距方法。该方法在故障点电压瞬时值过零点时刻计算测量阻抗,理论上不受过渡电阻的影响;基于分布参数模型,不受分布电容电流的影响。理论分析和仿真结果表明:所提出的算法具有较高的测距精度,能够满足现场应用的要求。     

风电接入对继电保护的影响(六)——风电场送出线路距离保护影响分析

从感应发电机基本原理出发,在转子转速旋转磁场坐标下,建立感应发电机简化三阶动态模型。从电路角度分析了风电场送出线电压、电流主频不同的机理,因此依据工频傅氏算法的相量距离保护元件的动作性能受到严重影响。利用Prony等算法分别提取保护安装处电压、电流工频及转速频率分量,可以准确测量出故障线路阻抗;基于线路时域微分方程模型的解微分方程算法距离元件不受信号频率影响。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了分析的正确性。     

基于希尔伯特-黄变换的输电线路距离保护方案

微分方程算法采用集中参数的电阻和电感串联模型,可以实现快速动作.线路故障后的暂态期间,由于受到电压、电流互感器传变特性和线路分布电容等因素影响,微分方程算法计算出的阻抗会在实际值上下频繁波动,影响保护的可靠动作.针对这一问题,提出采用希尔伯特-黄变换(HHT)处理微分方程算法计算结果的方法.通过经验模态分解将代表高次谐波的固有模态函数分离出来,得到具有单调变化趋势的“残差”,再由此计算出故障线路阻抗.仿真结果表明,该方案能在线路故障后快速估算出具有较高精度的阻抗值.     

风电接入对继电保护的影响（六）——风电场送出线路距离保护影响分析

从感应发电机基本原理出发,在转子转速旋转磁场坐标下,建立感应发电机简化三阶动态模型。从电路角度分析了风电场送出线电压、电流主频不同的机理,因此依据工频傅氏算法的相量距离保护元件的动作性能受到严重影响。利用Prony等算法分别提取保护安装处电压、电流工频及转速频率分量,可以准确测量出故障线路阻抗;基于线路时域微分方程模型的解微分方程算法距离元件不受信号频率影响。PSCAD／EMTDC仿真结果验证了分析的正确性。（详见2013年第33卷第6期）     

风电接入对继电保护的影响（六）——风电场送出线路距离保护影响分析

从感应发电机基本原理出发,在转子转速旋转磁场坐标下,建立感应发电机简化三阶动态模型。从电路角度分析了风电场送出线电压、电流主频不同的机理,因此依据工频傅氏算法的相量距离保护元件的动作性能受到严重影响。利用Prony等算法分别提取保护安装处电压、电流工频及转速频率分量,可以准确测量出故障线路阻抗;基于线路时域微分方程模型的解微分方程算法距离元件不受信号频率影响。PSCAD／EMTDC仿真结果验证了分析的正确性。（详见2013年第33卷第6期）     

（六）风电场送出线路距离保护影响分析

从感应发电机基本原理出发,在转子转速旋转磁场坐标下,建立感应发电机简化三阶动态模型。从电路角度分析了风电场送出线电压、电流主频不同的机理,因此依据工频傅氏算法的相量距离保护元件的动作性能受到严重影响。利用Prony等算法分别提取保护安装处电压、电流工频及转速频率分量,可以准确测量出故障线路阻抗;基于线路时域微分方程模型的解微分方程算法距离元件不受信号频率影响。PSCAD／EMTDC仿真结果验证了分析的正确性。（详见2013年第33卷第6期）     

（六）风电场送出线路距离保护影响分析

从感应发电机基本原理出发,在转子转速旋转磁场坐标下,建立感应发电机简化三阶动态模型。从电路角度分析了风电场送出线电压、电流主频不同的机理,因此依据工频傅氏算法的相量距离保护元件的动作性能受到严重影响。利用Prony等算法分别提取保护安装处电压、电流工频及转速频率分量,可以准确测量出故障线路阻抗;基于线路时域微分方程模型的解微分方程算法距离元件不受信号频率影响。PSCAD／EMTDC仿真结果验证了分析的正确性。（详见2013年第33卷第6期）     

（六）风电场送出线路距离保护影响分析

从感应发电机基本原理出发,在转子转速旋转磁场坐标下,建立感应发电机简化三阶动态模型。从电路角度分析了风电场送出线电压、电流主频不同的机理,因此依据工频傅氏算法的相量距离保护元件的动作性能受到严重影响。利用Prony等算法分别提取保护安装处电压、电流工频及转速频率分量,可以准确测量出故障线路阻抗;基于线路时域微分方程模型的解微分方程算法距离元件不受信号频率影响。PSCAD／EMTDC仿真结果验证了分析的正确性。（详见2013年第33卷第6期）     

（六）风电场送出线路距离保护影响分析

从感应发电机基本原理出发,在转子转速旋转磁场坐标下,建立感应发电机简化三阶动态模型。从电路角度分析了风电场送出线电压、电流主频不同的机理,因此依据工频傅氏算法的相量距离保护元件的动作性能受到严重影响。利用Prony等算法分别提取保护安装处电压、电流工频及转速频率分量,可以准确测量出故障线路阻抗;基于线路时域微分方程模型的解微分方程算法距离元件不受信号频率影响。PSCAD／EMTDC仿真结果验证了分析的正确性。（详见2013年第33卷第6期）     

A novel fast distance relay for long transmission lines

The measuring accuracy and the measurement stability of conventional distance relay will be influenced by complex and remarkable harmonic components due to the large capacitance of the line when it is used for a long line. Correspondingly, the tripping speed will be delayed to some extent. To solve this problem, a fast distance relay for long transmission lines is presented, which is on the basis of the differential equation algorithm using π transmission line model and the theory of Equal Transfer Process of Transmission Lines (ETPTL). The shortcomings of π model differential equation algorithm due to the impact of high frequency components can be overcome by using a low-pass filter. The problem resulting from the difference between the transfer feature of the voltages used by the distance protection and that of the currents due to the transient characteristic of coupling capacitor voltage transformers (CCVT) can be solved by using virtual digital CCVT. Then, the new distance relay can trip quickly by re-structuring the voltage at the fault point and iterative calculations. A variety of ATP simulation tests show that the new relay has fast tripping speed and high reliability when applied to the long transmission lines.     

最小二乘法在距离保护中的应用初探

电压和电流信号中存在的非周期分量和高次谐波分量会影响到距离保护测量阻抗的真实性。通过滤除非工频信号而获得的基波阻抗值,可以确保距离保护动作的正确性。基于最小二乘原理的参数估计是应用相当普及的方法,将最小二乘法应用于距离保护中,构建了基于微分方程的系统模型,提出通过测量电感参数获得测量电抗,为解决基于微分方程测量电阻参数估计模型误差大的问题,提出基于有功功率概念构建的测量电阻参数估计模型,并就所提出方法进行了仿真验证,表明通过最小二乘法进行的测量阻抗参数估计是可以应用于距离保护的。     

新型数字线路电流差动保护原理及其应用

提出了研究线路电流差动保护的新概念：不局限于基尔霍夫定律,直接研究区内、外短路时线路两侧电流的关系。对于采样值突变量差动继电器,在以线路两侧电流为横、纵坐标的笛卡尔坐标系中研究;对于相电流突变量差动继电器,定义线路两侧电流的相量比,在电流复平面上研究;对于差动阻抗继电器,定义差动电压与差动电流的比,在阻抗复平面上研究。上述研究手段直观,得出的继电器动作区域性能优良,不需要补偿线路电容电流。     

基于迭代软阈值压缩感知理论的直流输电双极短路故障测距方法

现阶段直流输电线路的故障测距方法主要为行波法,此方法存在波头捕获困难,波速难以确定等问题。因此提出基于迭代软阈值压缩感知理论的直流输电双极短路故障测距方法:在输电线路中根据预设定位精度定义“虚拟节点”, 根据两个“虚拟节点”之间的等效阻抗和两端的模块化多电平换流器（modular multilevel converter, MMC）列出输电线路的节点导纳矩阵,结合输电线路上测点测得的故障电压高频分量值,列写节点电压欠定方程;将故障点的对地注入电流等效为离故障点最近的一或两个“虚拟节点”的注入电流;通过压缩感知算法求解出电流稀疏向量,其中全局最优或局部最优的点即可认定为故障点。仿真结果表明,提出的方法能够准确定位故障点,结果稳定。     

风电场送出线等传变距离保护

分析了具备低电压穿越(LVRT)能力的双馈式风电场送出线路故障暂态特性。风电送出线路风场侧保护测得的电压与电流主要频率分量不一致,致使传统的依据工频电压、电流相量的距离保护元件动作性能受到严重影响,无法正常工作。基于输电线路时域模型的解微分方程算法不涉及信号的频域信息,可以克服送出线电压、电流主频不同带来的影响,但受高频分量的影响较大。等传变距离保护相较传统的解微分方程算法,增加了低通滤波及故障点电压重构两个环节,显著改善了算法的测距性能。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,线路不同位置处发生不同类型故障时,等传变距离保护算法均可以实现快速、准确测距。     

An accurate fault location algorithm for parallel transmission lines using one-terminal data

An accurate fault location algorithm for parallel transmission lines, using fundamental frequency components of post-fault voltage and current measured at one terminal, is described in this paper. Parallel transmission lines can be decoupled into the common component net and differential component net. In differential component net, the current distributing coefficient is a function of fault distance, and the differential component current at the fault point can be expressed in terms of the current at the local terminal. Therefore, for asymmetrical faults, the phase fault current can also be expressed as a function of local terminal current and fault distance. With the fault boundary conditions for a given fault type, the fault location equations can then be derived. Based on distributed parameter line model, the proposed algorithm achieves superior locating accuracy, with mutual coupling between circuits, source impedance and fault resistance having very little influence on the locating accuracy. The performance of new algorithm is verified by computer simulation results for transposed and non-transposed lines.     

Fast and accurate parameter estimation algorithm for digital distance relaying

Response of digital distance relaying depends on the fast and accurate calculation of parameters such as voltage and current phasors and fault impedance. This paper describes a new apparent impedance estimation algorithm that is based on modal components theory. It is shown in the paper that the proposed algorithm has several advantageous features in terms of speed and accuracy over previously suggested symmetrical and modal components based algorithms. The paper discusses a procedure for deriving a fault impedance estimation algorithm that can be used for protecting power transmission lines. The proposed algorithm was evaluated using an alternative transient program (ATP). The program models a power system, simulates many fault conditions on a selected transmission line and generates fault data. The relay software then obtains filtered, scaled and sampled data and calculates fault impedance using the proposed algorithm. The relay characteristic makes trip decisions based on the fault impedance estimates. The paper shows the feasibility of the proposed algorithm for first zone distance protection. Some results of these studies are presented and discussed in the paper.     

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。     

利用双端不同步数据的高压输电线路故障测距实用算法及其实现

利用单侧电压电流工频分量的输电线路故障测距算法,进行双原系统的线路故障定位时,远端系统等值阻抗变化对测距精度的影响时我法克服的。中提出一种双电源系统的高压输电线路故障定位的实用算法,其特点为：（１）两端数据不必同占;（２）用于短、中等长度线路时,不需要迭代求解,即定位方程为一个算式;（３）不需要区分故障类型;（４）该方法适用于换位线路、不换位线路以及双回线路。