超高压长距离输电线路故障暂态分量的研究

利用Π型网络等值长距离输电线路,推导了频域下考虑线路分布电容,电源侧分布电容,串补电容,母线电容及并联电抗器时线路故障暂态分量的表达式,讨论了它们各自对故障暂态分量的影响,同时分析了在不同故障类型情况下,故障点两侧暂态分量的特征。最后利用ATP仿真软件对一500 kV系统进行了仿真,利用快速傅立叶(FFT)进行频谱分析,验证了理论分析的正确性。     

长距离电力电缆的距离保护研究

大规模海上风电场是风力发电的重点发展方向,海底电缆作为确保海上风电场并网的重要纽带,其分布电容远高于架空线路,高压远距离输电时线路中的电容电流不可忽略,可能会导致距离保护区内故障拒动的问题。距离保护动作判据的可靠性依赖于测量阻抗的准确性,为此,结合电缆实际物理结构研究电缆电气参数的计算方法,并论证公式的准确性。根据计算结果对电缆线路建立分布参数模型,分析分布电容对保护安装处测量阻抗的影响,推导证明长距离电缆线路测量阻抗与故障距离呈双曲正切的函数关系。在传统的电容电流半补偿方案的基础上,提出一种改进的距离保护方案。利用PSCAD搭建电缆模型并进行故障模拟,仿真结果表明,改进后的方案能够有效补偿线路电容电流、解决距离保护区内拒动以及区外误动的问题,同时兼具较好的抗过渡电阻能力,是一种理想的距离保护方案。     

故障限流装置中MOV能量吸收及热特性研究

金属氧化物限压器(metal oxide voltage limiter, MOV)作为串联谐振型故障限流器的关键部件,其可靠运行尤为重要。以110kV单相线路为例,利用电磁暂态分析程序对MOV在系统短路故障过程中能量吸收的特性进行仿真分析。仿真结果表明,短路故障时间越长,MOV需要吸收的能量越多;快速开关闭合时间的长短决定了MOV短时吸收能量的大小。进一步利用有限元计算方法,以MOV单元阀片和MOV本体结构为研究对象,对暂态过程中MOV的热特性进行研究,得出了MOV阀片温升与短路故障时间及注入能量之间的变化曲线,同时计算出MOV单元阀片及MOV本体的温度场分布,分析了其温度分布特性。在此基础上,制作了实际MOV本体模型,并进行了MOV温升的实验测定,结果表明实验测量与相应的理论计算符合较好,证明了相应计算方法的可靠性。研究结果为设计故障限流装置保护配置策略及MOV温升保护策略提供了工程参考,为MOV的本体设计提供了理论依据。     

暂态电流保护研究中系统辨识方法的应用

暂态电流保护运行性能取决于母线等值电容的衰减特性。利用平稳随机过程的频谱估计方法，通过信号的功率谱识别信号的频域特征，完成非参数化系统辨识。仿真及系统辩认结果表明，随着频率的增大，母线电容对高频暂态信号的衰减单调增大，使得故障线路电流与非故障线路电流的较高频率段表面出较大的差别。     

时频联合分析在输电线路继电保护和故障定位中的应用综述

传统工频保护面临可靠性与速动性的矛盾,难以实现超高速动作,而现有基于暂态量的方法虽在动作速度上有所提高,但其利用的故障信号往往局限于时域信息或部分频域信息,无法满足可靠性要求.综述现有基于暂态量的高压输电线路保护和故障定位方法,提出基于时频联合分析的输电线路继电保护和故障定位思想,综合利用暂态信号的时域和频域特征,提高现有暂态量保护方法的可靠性和故障定位的精确性.     

基于故障暂态电流Pearson相关系数的直流配电网保护

对直流配电网保护技术的研究是保证其安全稳定运行的前提,为此提出一种基于故障暂态电流Pear-son 相关系数的纵联保护方案.首先分析了区内外不同故障类型下换流站电容电流与线路保护安装处测量电流之间的关系特征,之后利用Pearson相关系数表征上述两个电流的方向性和相关性,并根据线路两端Pear-son 相关系数的正负和...     

宽频率范围配电网10 kV物理模拟系统

介绍了一种利用集中参数Π形电路链型网络构成的宽频率范围配电网10 kV物理模拟系统,给出了模拟频率范围、Π形电路数目、对地电容电流等模拟系统的约束条件以及系统总体结构,根据接地故障时各段线路暂态电流大小对故障暂态影响的不同推导了不同出线的级联数目.最后利用所建设的配电网10 kV物理模拟系统进行接地故障验证对比,结果表明该系统在5 kHz以内,接地故障主谐振频率及部分次谐振频率与分布参数模型一致,能够准确地模拟实际故障暂态特征,可作为小电流接地故障暂态特征模拟以及检测、诊断等相关技术的研究平台.     

CVT暂态引起距离保护超越的研究

利用EMTDC/PSCAD和Matlab进行仿真实验后发现,受电容式电压互感器(CVT)暂态影响,采用传统傅氏算法,发生反方向出口故障时距离保护可能会发生超越现象,而发生正方向出口故障时保护会延迟动作,对距离保护超越的原因进行定量分析后,提出了利用改进半波傅氏算法配合提高低压距离继电器门槛值或扩大小矩形动作区范围的改进方案,解决了CVT暂态引起的距离保护超越问题,并通过仿真验证了该方案的可行性。     

非周期分量线路差动保护特殊问题研究

非周期分量线路差动保护具有不受线路对地分布电容影响的突出优点,解决了工频量线路差动保护的难题。对超高压线路上装有并联电抗器和线路一端装有串补电容的情况以及特殊工况进行了分析和仿真,说明非周期分量线路差动保护是正确可靠的。非周期分量差动保护和行波差动保护都存在特定故障时灵敏度不足的问题,但二者在灵敏度问题上正好完全互补,线路非周期分量差动保护与行波差动保护一体化,可以进一步提高线路差动保护的整体性能。     

基于暂态主频实时估算的快速距离保护

为提高继电保护的动作性能,针对故障时高频噪声分量中暂态主频分量占主导的特点,提出一种实时估算暂态主频的方法,并应用于主频模型的最小二乘算法;根据算法模型中预设暂态主频与实际暂态主频的正负误差导致算法误差大致呈现符号相反的特性,提出一种新的自适应距离保护方案,该方案采用对多组暂态主频模型算法结果相与构成保护输出.仿真结果表明,该方案能够有效地降低区外故障超越程度,提高距离保护范围,同时能够在区内故障时提高保护动作速度.     

基于改进Prony算法的输电线路距离保护

对Prony算法进行改进,应用于输电线路距离保护中,在短窗内精确提取故障工频分量,提高保护的动作速度和抗暂态超越的能力。利用Prony算法拟合故障暂态信号,滤除信号的工频极点,求出自由分量极点;并利用实时采样数据精确拟合工频幅值和相位,在一个周期内实现可靠、灵敏、快速的相间距离保护算法,并设计算法实现方案,编写相应的程序。大量仿真结果验证了改进的Prony算法应用于相间距离保护的有效性和准确性。     

高压直流输电线路边界保护算法

暂态量保护是直流线路继电保护的主要研究方向之一,分析直流输电线路及其边界的频率特性,研究直流线路区内外故障判别的边界保护原理;利用快速的改进递归小波变换提取特征差异显著的故障暂态特定频率分量幅值,并构造边界保护的实用算法.经过大量PSCAD仿真实验测试,该边界保护算法可以正确判别故障范围、识别故障极,保护性能不受故障距离、故障类型及过渡电阻等因素的影响.     

基于小波变换的超高压非对称T型线路故障保护方案

描述了一种利用小波变换对T型线路进行快速保护的方案,保护单元使用各支路经同步化后的三相电压电流,使用小波变换提取故障电压电流频带中的暂态高频分量,进行故障检测与类型判别。建立了非对称T型线路仿真模型,针对不同故障位置、故障类型、故障初始角和故障过渡电阻进行仿真验证。结果表明,该方案快速,准确。     

故障分量方向元件的电容电流补偿方案

提出一种电容电流按比例补偿方案,解决环网中故障分量方向纵联保护误动的问题。比较线路两端故障分量电流幅值确定各自补偿比例,采用线路分布参数T模型计算电容电流补偿总量,结合补偿比例和补偿电流总量可以得到线路两侧各自的补偿电流值,并进而求得补偿后的电流量。理论分析及数字仿真表明,利用补偿后的电流量构造故障分量方向元件,能够有效防止环网中线路区外故障两侧正方向元件同时启动导致纵联保护误动的问题,对于仅一端正方向元件启动的情况也能适当提高保护安全性,而对于区内故障补偿产生的影响基本可以忽略。     

计及恶劣天气因素的区域后备保护新方案

针对恶劣天气条件下,广域信息同步困难以及信息缺失的情况,提出一种基于线路故障函数的区域后备保护方案。首先,计及天气因素的影响,利用贝叶斯定理量化距离保护动作时的线路故障概率;然后,将量化的故障概率定义为距离保护对线路的可信度,并作为权重建立距离保护动作信息的线路故障函数;最后,利用线路故障函数在正常与故障情况下的取值差异,构造了具备容错性的故障识别判据。新英格兰10机39节点系统和陕西330kV电网的仿真结果表明,该方案在距离保护动作信息缺失或有误的情况下,仍能准确定位,且不受系统数据不同步的影响。     

单相接地故障暂态电流方向选线研究

通过理论分析和大量6kV模拟实验验证,得到了电孤接地故障时暂态零序电压和电流的特征：1）零序电压和各馈线零序电流暂态分量的频率主要与变压器漏抗、电网对地电容和相间电容有关,与中性点接地方式无关;2）故障线路与非故障线路的零序暂态电流的频率、衰减速度等特性是相同的．非故障线路零序暂态电流的大小与本线路对地电容的大小呈正比,而故障线路零序暂态电流等于所有非故障线路零序暂态电流之和,方向相反;3）单相接地故障发生在相电压最大值附近时,暂态零序电流最大．在此基础上,提出一种新的、能在单片机上实现并满足在线实时选线计算需要的单相接地故障暂态电流方向选线算法．经挂网运行证明,所提算法对电孤接地故障是有效的．     

基于暂态电压的多端柔性直流线路保护方案

多端柔性直流线路故障电流具有上升速度快、峰值大的特点。为了限制故障电流,通常会在直流断路器中串联限流电抗器,形成直流线路的天然边界,但这也导致了故障电压暂态过程变化。区内故障时,线路两端保护安装处的暂态电压高频分量的有效值均大于限流电抗器换流站侧的值;区外故障时,故障端的特性与之相反。基于上述故障特征,提出一种基于暂态电压的多端柔性直流系统保护方案,利用单端线路侧的电压微分率实现区、内外故障快速动作,利用线路双端限流电抗器两侧暂态电压比实现区内、外故障的可靠判别。算例仿真结果表明:所提保护方案动作速度快,受过渡电阻影响小,且线路两端无需数据同步。     

基于暂态零序电流频谱灰关联分析的谐振接地系统故障选线方法

为提高谐振接地系统单相接地故障选线的准确性和可靠性,提出一种充分利用故障暂态特征的故障选线方法。首先,通过对故障后暂态零序电流特征进行分析,利用快速傅里叶变换(FFT)对各线路暂态零序电流进行频率分解,保留特征频段内的成分,得到各线路暂态零序电流频率-幅值曲线图;然后,根据故障线路和非故障线路在特征频段内曲线的相似度较低,而非故障线路曲线相似度高,通过灰色关联分析求取各曲线间的绝对关联度,利用绝对关联度定义选线判定系数,通过比较各线路判定系数与设定阈值的大小进行选线。EMTP/ATP和MATLAB仿真结果表明:该方法不受故障线路类型、接地电阻、故障合闸角等因素的影响,同时能有效识别母线故障,具有很高的选线准确性和可靠性。     

一种接入SSSC的交流线路自适应距离保护方法

针对含有SSSC的交流线路,考虑过渡电阻对SSSC旁路保护的影响,提出了一种可靠的自适应距离保护方法。根据线路故障时短路电流SSSC旁路保护电流整定值的关系,提出临界过渡电阻的概念,划分SSSC退出运行区和不退出运行区。基于电压电流的相位关系,提出SSSC退出运行和不同补偿模式下的自适应距离保护方案。PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了该方案的准确性和可靠性。     

CMOS工艺中栅耦合ESD保护电路

为了克服大尺寸静电放电损伤防护元件存在的不均匀导通情况,提出了一种改进的静电放电损伤保护电路方案．该方案利用栅漏交叠区的结扩散电容作为耦合元件,电容耦合作用使大尺寸元件在静电放电损伤事件发生时能够均匀导通,从而有效提高静电放电损伤保护电路的抗静电能力．