配电网多级保护技术及其应用

针对现有配电网保护动作选择性差以及小电流接地故障保护主要依靠人工拉路选线的问题,提出了配电网多级保护方案。相间短路采用出线开关(断路器)、支线开关与分界开关三级电流保护方式;通过提高出线Ⅰ段保护电流定值,减少越级跳闸率。小电流接地故障保护采用出线断路器与线路上分段开关、支线开关、分界开关多级配合的保护方案,快速就近切除永久性接地故障。在国网山东省电力公司泰安供电公司建立了多级保护示范工程,实际故障动作结果表明所提出的多级保护方案是技术上可行的,能够有效减小故障停电范围,提高供电安全性与可靠性。     

基于断路器动作时序的双极性直流微电网保护方案

含电压平衡器的双极性直流微电网能够实现多电压等级的负荷供电,应用前景广泛,但仍缺乏相应的直流馈线故障隔离与定位方案。为此,引入故障场景下的选极可靠系数,建立了直流馈线单极和极间短路故障灵敏检测判据,并通过电源出口断路器的快速跳闸和并网变流器出口断路器的延时跳闸相互配合,实现了故障元件准确隔离和故障区段精准定位。最后,改进了直流微电网多储能DC-DC变流器的电压控制策略,由此形成了应对直流馈线故障的完整保护方案。PSCAD仿真结果表明,所提方案能够实现不同直流馈线故障的可靠辨识与区段定位,结合相应控制策略可显著提高单极故障下非故障极的运行稳定性和供电连续性,且经济性较优。     

基于超导故障限流器的多级馈线电流保护新方案

随着配网规模的快速发展,配电网线路呈现线路短、节点多的情形,进而导致短路电流差异较小,传统电流保护方案配合困难以及故障切除时间延长。为解决上述问题,首先梳理多级馈线保护存在的问题,对多级馈线长短混联线路保护配置与整定方案进行分析,进而提出了一种基于超导故障限流器的电流保护新方案。该保护方案利用故障限流器的快速投入与限流特性实现上下游线路短路电流差异化。基于此,构建新的保护定值整定原则,缩短故障切除时间。利用PSCAD搭建多级馈线配电网模型进行仿真验证。结果表明：所提保护方案能够解决传统电流保护定值配合失效与保护动作时间过长等问题。     

基于多级开关同时跳闸条件下的集中式馈线自动化故障定位分析与判断

基于配电网故障点上游多级开关同时跳闸情况,提出了集中式馈线自动化故障定位分析及判断。重点阐述了配电终端装置保护信息汇总与分析、多级开关跳闸情况的馈线自动化故障定位逻辑及应用。     

用户低压故障导致10 kV柱上断路器跳闸解决方案的研究

针对用户低压侧故障导致柱上断路器跳闸且变电站出线断路器未跳闸的情况,对某供电公司近两年的17次真实故障进行总结,发现大部分故障存在保护不完全配合的问题。柱上断路器起到承上启下的作用,承上需要跟变电站出线保护配合,启下需要跟用户高压侧保护配合。通过分析柱上断路器的各种继电保护配置,发现每种配置均存在一定的缺陷。为此,提出一种全新的柱上断路器保护配置方案,同时对用户高低压侧保护进行相应的设置。在新的保护配置方案下,变电站出线、柱上断路器、用户高低压侧保护均满足上下级配合关系,不会发生越级跳闸现象,有效提高了供电可靠性。     

低压配电系统中低压断路器的选择性保护配合

低压断路器主要在低压配电系统中分配电能、保护线路及电源设备,使之免受过电流（包括过载及短路）等危害。理想的配电方式是,一旦配电系统中某一处发生过电流故障时,该处的断路器迅速跳闸切除故障,既不使危害进一步扩大,也不引起配电线路中串接的其他断路器因无故跳闸而影响供电。这就是人们常说的配电系统连续可靠供电,即便出现过电流故障,     

高压电网断路器失灵保护

断路器失灵保护广泛应用于220 kV及以上电网中,以及110 kV电力网的个别重要部分,是作用于断路器跳闸的重要的近后备保护. 在输电线路、变压器或母线的电气设备发生故障时,继电保护动作发出跳闸命令,可能发生因断路器跳闸线圈故障,操作机构失灵,压缩空气或绝缘油的压强下降,导致断路器拒动,断路器失灵保护利用故障设备的保护动作信息与拒动断路器的电流信息构成对断路器失灵的判别,能够以较短的时限切除同一厂站内其他有关的断路器,使停电范围限制在最小,从而保证整个电网的稳定运行,避免造成发电机、变压器等的严重烧损和电网的崩溃.     

低压厂用变次级断路器越级跳闸分析研究

某发电厂低压厂用变压器次级断路器采用DW15系列万能式空气断路器,该断路器由于过电流脱扣装置性能与负荷熔断器时间-电流特性配合差,多次在负荷侧短路情况下越级跳闸,使厂用低压母线失压.本文分析了存在的问题,提出改进方案.     

基于故障方向信息的中压光伏微电网保护策略

提出了一种基于故障方向信息的新型中压光伏微电网保护策略.该策略利用能量函数法判断断路器的故障方向,然后根据故障方向信息对光伏微电网外部、公共母线和馈线故障进行定位,并构建馈线故障方向矩阵、断路器-支路矩阵和支路-断路器矩阵,以矩阵运算实现馈线支路故障的快速定位与出口跳闸.仿真结果表明,所提出的光伏微电网保护策略能够实现故障的快速定位与隔离,有效地保障中压光伏微电网的安全稳定运行.     

低压厂用变次级断路器越级跳闸分析研究

某发电厂低压厂用变压器次级断路器采用DW15系列万能式空气断路器，该断路器由于过电流脱扣装置性能与负荷熔断器时间一电流特性配合差，多次在负荷侧短路情况下越级跳闸，使厂用低压母线失压。本文分析了存在的问题，提出改进方案。     

含高渗透率DG的配电网实用化保护方案

分析了高渗透率DG接入配网对传统三段式过流保护的影响。为了解决三段式过流保护可能存在的误动、拒动问题,提出了一种含高渗透率DG的配电网实用化保护方案并给出了保护配置及整定原则。该保护方案基于重合闸前加速保护、防孤岛保护和合于故障保护之间的时序配合,不依赖于通信且无需装设大量PT,保护定值整定按照常规配网无DG接入条件下整定,不受DG接入的数量、容量和位置影响。RTDS仿真结果表明,所提出的保护方案实用、有效,能够在含高渗透率DG接入环境下准确隔离配网故障。     

基于馈线负荷骤降度的配电网故障研判方法

针对自动化水平低的配电线路故障停电后难以准确快速定位故障区段和停电范围的问题,提出了一种基于馈线负荷骤降度的配电网故障研判方法。该方法在馈线首端有功功率的骤降度大于一定阈值时启动,然后利用计量自动化系统中配变的历史负荷数据预测故障前馈线上各配变的有功功率,并计算馈线上各开关的负荷占比。通过比较馈线负荷骤降度与各开关负荷占比值,判断故障跳闸开关及停电范围。工程实例的分析结果表明,该方法能够准确定位故障跳闸开关,实时性好,为配电网提供了一种不依赖配电网自动化系统的新的故障研判手段。     

含分布式电源的配电网方向过流保护

含分布式电源的配电网对继电保护装置的动作速度和保护范围提出了更高的要求。文章基于配电网电流正序分量相位的变化,提出一种方向过流保护方案,该方案首先利用故障前一周期和故障后一周期的电流正序分量相角差判定故障方向,然后通过比较三相电流绝对值间隔0.01 s差分后的最大值和最小值之差来判断故障相别。推导了故障方向判据,以10 kV馈线方向保护为例,说明了该保护方案的可靠性和灵敏度,并在双回配电系统中验证了该方案的有效性。     

继电保护配合提高配电自动化故障处理性能

为了提高配电网的故障处理性能,论述了多级级差实现配电网继电保护配合的可行性。分析了装设瞬时电流速断保护情况下级差配合的适应范围。给出了多级级差保护与配电自动化协调配合的配电网故障处理策略的配置原则,讨论不具备多级级差保护配合条件时的处理和分布式电源接入带来的影响。研究结果表明:配电网多级级差继电保护配合是可行的,可以实现用户故障不影响分支,分支故障不影响主干线。即使安装了瞬时电流速断保护的情形仍然有一部分区域具备级差配合的条件。配电自动化与继电保护协调配合,能够显著提高故障处理性能。     

基于面保护原理的开闭所保护

章在综述了开闭所保护现状后，引入面保护原理，结合现场总线网给出了在开闭所保护上应用的判据，以及在10kV实验室的试验结果。试验证明将面保护原理应用于开闭所的保护是成功的，当线路发生短路故障时，它可在0．3s内判断出故障是发生在某回出线上还是某段母线上，并可分别正确给出各进线断路器、出线断路器的动作出口。     

基于状态量信息的含分布式电源配电网保护新方案

为消除分布式电源(DG)接入对保护的影响,同时尽量减少改造成本,提出了一种基于多点状态量信息的含DG配电网保护新方案。对于DG下游辐射状线路和无DG接入的馈线,所提方案根据过电流保护动作信息实现故障定位。另外,基于馈线首端和DG并网点处的电压和电流信息,提出了补偿阻抗极性信息的新判据及其故障定位方法。当DG上游区域发生故障时,所提方案无需加装电压互感器,即可快速准确地切除DG上游区域的故障线路。最后,通过PSCAD/EMTDC软件对一个含DG的10 kV配电网进行故障仿真与分析,结果验证了所提方案的有效性和正确性。     

气体绝缘全封闭组合电器母线跳闸快速恢复方案

由于气体绝缘全封闭组合电器(GIS)设备的封闭特性,GIS设备的事故处理较敞开式设备更加复杂。文中对GIS母线跳闸后试送电源的选择、线路、主变试送方案等关键问题进行了分析,提出一套GIS母线跳闸事故的快速恢复供电方案。该方案在母线跳闸后仅利用故障录波信息采用差动、方向保护原理准确定位故障区域,试送失电间隔时手动置位母线保护对应间隔的刀闸位置,线路/主变保护无需修改、恢复临时保护定值,保证试送过程中线路、主变、母线故障均可由快速无延时保护动作切除,提高了恢复供电速度和电网运行稳定性,具有一定的工程应用价值。     

基于限流级差配合的城市配电网高选择性继电保护方案

为了解决供电半径短的城市配电网继电保护配合困难问题,提出了一种基于限流级差配合高选择性继电保护方案。在变电站出线断路器和联络开关配置限流保护装置,发生相间短路故障时,出线断路器限流保护装置迅速限流并与配置于馈线分段开关的保护装置实现多级级差继电保护配合;若为永久性故障,联络开关配置限流保护装置可以在限流条件下实现故障区域的隔离和健全区域恢复供电。结合实例详细论述了限流保护装置的组成和工作原理,着重论述了参数整定方法。分析结果表明:所建议的方法能够有效降低故障处理期间的短路电流水平和对设备的损害,不仅适用于架空配电网,而且也适用于电缆配电网。     

基于电流突变量的自适应过电流保护新原理

针对线路外部故障切除时负荷自启动对配电网过流保护的影响,提出了一种基于电流突变量的自适应过电流保护新原理。利用线路在配电网内部故障与故障切除过程中电流存在的明显差异特征,实现对负荷自启动过程的准确识别。当连续两次检测到电流突变量大于设定门限值并满足两个判据时,即判定负荷产生自启动过程。给出了一套过电流保护整定方法,可根据负荷变化做出动态调整,从而构建自适应过电流保护方案。仿真结果表明,基于电流突变量的自适应过电流保护新原理是有效和实用的。该原理不受负荷自启动与负荷变化的影响,可有效增大后备保护的保护范围,保证了保护的可靠性和灵敏度。     

线路和变压器零序反时限保护及其整定配合

从事故分析的角度出发,在全网需设置高阻接地故障保护前提下,提出线路保护、主变压器保护均需配置零序反时限过流保护,并且500kV和220kV电压等级都可采用此配置。同时探讨其整定配合问题,提出了零序反时限曲线中时间常数的选取方法。实时数字仿真器（RTDS）试验用电网实例验证了采用零序反时限过流保护的静态和动态特性。