变电站直流系统主动综合保护技术研究与应用

针对变电站直流系统综合保护问题,设计了融合多类型故障保护功能的主动综合保护系统.主动综合保护 系统包含隔离电源、改进的绝缘监测装置以及常规的A 型或F型剩余电流保护装置.通过对常规绝缘监测装置的改 进,解决了普通剩余电流保护装置无法实现IT系统直流剩余电流保护的问题.对于轻微故障,改进的绝缘监测装置 配合剩余电流保护装置将负载切至隔离电源供电;对于短路故障,在负载切换到隔离电源供电的同时,快速限制短路 电流.实测结果表明了系统保护的有效性.     

OPGW复合地线光缆短路电流计算分析

通过高压送电线路选用的复合地线光缆在发生接地故障时的短路电流计算及光缆热容量计算,提出了降低ＯＰＧＷ中的短路电流与热稳定容量的几种措施。     

架空线—GIL混合系统短路电流分布特性研究

由于采用管道密封绝缘输电,GIL系统受地形、天气和外界环境干扰较小,采用架空线—GIL混合系统输电会变得越来越普遍。当混合系统短路故障时,其电流分布将异于正常输电线路。为了明晰混合系统短路电流分流问题,文中首先建立了架空线—GIL混合输电系统模型,通过开关闭合操作模拟设置输电侧导线发生接地短路故障,GIL管廊内三相导线电流的增强倍数在1.01～2.08倍之间,且当发生三相接地短路故障时的电流增强倍数最高;设置GIL管廊内部导线发生接地短路故障,GIL管廊内三相导线电流的增强倍数在1.05～21.58倍之间,同样,当发生三相接地短路故障时的电流增强倍数最高,为GIL输电系统的安全性设计提供了技术支撑。     

架空线路短路电流分布及地线屏蔽系数的计算

采用相分量法计算了架空线路中短路电流的分布和地线屏蔽系数。计算结果表明,当架空线路发生对地短路故障时,如果考虑架空地线的回流作用,那么电力线路对附近通信线路的感性耦合的影响源（相导线与地线电流之和）在短路点和电源之间呈倒Ｖ型分布,其特点是在短路点和电源处的电流较小而线路中间区域电流较大。架空地线的实际作用或回流系数远大于依据中国电力部颁布的《送电线路对曜线路危险影响设计规程》所计算的结果。     

电流差动保护在逆变型新能源场站送出线路中的适应性分析

新能源电源通过电力电子装置并网,其故障特性受控制策略影响而发生根本性变化,传统继电保护原理存在适应性问题。送出线路作为新能源场站电力外送的关键通道,其主保护电流差动保护能否正确动作对于新能源高效利用和系统安全运行十分重要。针对逆变型新能源场站,推导了逆变型新能源电源短路电流表达式,分析了各相短路电流之间的相位关系及其影响因素。在此基础上,分析了送出线路发生不对称短路时电流差动保护在并网系统为强、弱两种情形下的动作性能。研究结果表明,送出线路发生两相短路时,差动保护在并网系统为弱系统时存在拒动的风险、为强系统时灵敏性下降但不会拒动;送出线路发生接地故障时,零序电流的存在使得差动保护在并网系统为强、弱系统时均能可靠灵敏动作。实时数字仿真器(RTDS)试验验证了理论分析。研究结论为逆变型新能源场站送出线路主保护配置提供了参考。     

基于暂态非工频零序电流的含DG新型配电网的接地选线方法

含分布式电源的配电网发生单相短路故障时,各相短路电流的分布情况随分布式电源容量的变化而发生变化,但各线路首端零序电流的特征不会改变,即全系统健全线路的零序电流之和等于故障线路首端的零序电流,且两者的非工频零序电流的方向相反,可继续利用这一特征识别故障线路。利用希尔伯特-黄变换提取各线路的非工频零序电流分量,再求取各线路非工频零序电流的能量权重系数;利用数字陷波器取出各零序电流的5次谐波分量。当5次谐波分量有相同极性时,故障发生在母线上;当某条线路的能量权重系数最大,且其他线路5次谐波分量的极性与该条线路相异时,故障发生在该条线路上。通过仿真实验证明,该方法适用于小角接地故障、高阻接地故障及线路末端故障等不利于实现选线的故障,且该方法有较高的准确度和可靠性。     

环形直流微网短路故障分析及保护方法

以环形风电直流微网为研究对象,深入分析直流母线发生双极短路故障时电压源变流器(VSC)的故障特性,并据此提出以电流差动保护为主保护、欠电压保护为后备保护的环形直流微网故障定位与保护方案。该方案通过检测直流线路的输入、输出电流及其差动电流来定位和隔离故障线路,并配备欠电压后备保护以确保故障下直流微网系统的安全运行。基于MATLAB/Simulink对环形直流微网进行仿真研究以验证所提保护策略的可行性。仿真结果表明,在线路发生双极短路故障时,保护系统能够根据线路差动电流值做出快速响应,从而实现了直流微网系统短路故障的定位和隔离。     

±500 kV换流站交流人工短路试验中电流分布测试

单相对地短路是电力系统中常见的故障,而短路电流的分布对接地网安全性评估非常重要,由于短路试验非常复杂,现场实测数据非常少,相关测试数据非常宝贵,目前换流站发生短路时故障电流的分布尚未有详细的研究结果。为此首次开展了针对±500 k V换流站的短路电流分流测试,基于±500 k V富宁换流站交流人工短路试验,通过理论和仿真分析短路电流的流向和分流大小,制订了短路电流分布测试方案,给出了短路杆塔接地引下线、短路线路架空地线,和换流站非短路交、直流线路地线以及变压器中性点电流实测结果,并对测量结果进行了PSCAD仿真对比与分析总结。结果表明:短路电流约有40%直接通过杆塔入地,60%进入杆塔地线,其中约20%的短路电流通过短路线路地线流向远方电源侧,约30%的短路电流通过换流站地网入地,而通过非故障线路地线及变压器中性点的电流均≤7%,比例较小,交流侧短路时,直流侧线路地线分流可忽略。     

配电网短路故障在线监测及综合诊断研究

为了提高配电网短路故障在线监测及诊断识别能力,提出了一种配电网在线监测和短路故障的综合诊断方法.基于电压测量和电流测量的系统模型,设计了对配电网线路运行状态的在线监测装置;并通过搭建仿真模型,对线路发生不同短路故障时的运行状态进行分析和对比;最后对该在线监测装置的测量性能进行试验验证.其结果表明:该在线监测装置性能良好,能够较为准确捕捉线路运行的实时状态,并结合短路故障的综合判据能够正确识别线路所发生的故障.研究成果可为配电网短路故障在线监测及综合诊断技术提供参考.     

基于自适应控制的双端电源线路距离保护

继电保护作为保障电力系统正常运行的保护装置,必须保证系统能够在各种故障情况下正确、快速、可靠动作,因此继电保护装置需要具有可靠的自适应反馈能力,能够根据系统故障类型的变化及时调整故障算法,使其工作在最佳状态。文章简述了传统距离保护的特性及缺点,同时分析对于双端电源线路接地短路时,过渡电阻对保护装置整定值的影响,并在此基础上提出对于经过渡电阻短路接地的双端电源线路,继电保护装置根据线路的电流分布系数确定测量阻抗的自适应算法,同时通过对继电器四边形特性下倾角的计算,实现保护装置的自适应距离保护控制。     

高压输电线路在线监测装置供能电源的研制

为解决高压输电线路在线监测装置的供电问题,研制了一种新的电源供电方法:通过电流互感器线圈从输电输路上获取电能,采用控制电路控制后端储能电路的通断,为负载提供稳定的3.4 V直流电能,有效地解决了高压线路的电子设备的电源问题。基于此设计研制的电源经测试表明,该方法能在导线电流50~1 000 A范围提供安全稳定的电能,电源还设计了提高电源可靠性的措施,在线路遭受雷击或短路时可实现自我保护。     

OPGW分段绝缘单点接地对线路保护的影响

输电线路相关参数的准确性关系到继电保护装置的正确动作。高压输电线路OPGW、地线在故障电流感应电压作用下一旦击穿会造成OPGW、地线多点接地使线路零序参数发生变化,进而影响线路继电保护的准确、可靠动作。本文以某500kV输电线路为例,分析了线路OPGW、地线在故障电流感应电压作用下一旦击穿造成OPGW、地线多点接地后对线路继电保护的影响。发生接地短路故障时,线路零序电流会变小但变化的幅度较小;单相接地短路时,距离保护的测量阻抗模值和相角均减小,且模值减小不超过9%,再计及继电器、互感器误差等因素,距离保护性能将会受到较大影响。     

一种基于电流微分初始值的直流配电网故障定位方法

直流配电网故障定位是排查故障、确保线路安全的关键手段。基于此提出了一种基于电流微分初始值的直流配电网故障定位方法。首先推导了基于电压源型变换器的直流配电网线路发生双极短路故障和单极接地故障时故障电流的微分方程,并利用双极短路故障和单极接地故障中正负极线路的电压和电流突变量差异来判定故障的类型。其次通过电压源型变换器直流侧电容的放电过程提取故障电流信息,且根据限流电抗器上的电压降得到故障电流的微分等量表达式,并联立所推导的故障电流微分初始值方程获得故障定位的数学模型,从而实现故障距离的准确定位。最后利用PSCAD/EMTDC仿真平台搭建仿真模型,验证了所提故障定位方法的有效性。     

220 kV变压器中性点接地方式改造后相关设备的安全校核分析

为限制方山电厂近区发生非对称故障时500 kV泸州变电站220 kV系统短路电流,需对电厂主变压器中性点接地方式进行改造,将电厂2台主变压器中性点分别通过接地小电抗器和1套隔直装置接地。文中通过仿真模拟电厂近区不同接地故障,电厂2台主变压器采用不同接地方式,分别得出主变压器中性点、接地小电抗器、隔直装置等设备的暂态电压和短路电流,验证电厂2台主变压器接地中性点分别通过接地小电抗器和1套隔直装置接地时,相关设备不会出现电压、电流超限而威胁设备的安全。同时,对线路、发电机、主变压器相关保护的影响进行了分析,对是否引发谐振进行了评估。     

6～10kV线路单相接地故障零序全电流选线研究

在中性点不接地系统中发生接地故障时，如何快速准确地选出并隔离故障线路，对电网的安全运行非常重要。通过对中性点不接地配电网单相接地故障时零序全电流的分析，得出利用零序全电流的大小和方向故障选线的新方法，该方法与利用零序基波电流的大小和方向故障选线比较，选线信号容易获得，且是接地电流的全部信息。这对故障线路的识别、提高选线的准确率及微机选线装置的开发是有利的。     

基于电流差动的直流配电网保护方案

针对直流配电网在发生短路故障时,短路电流上升迅速,直流断路器无法快速动作从而切除故障的问题,首先基于三相两电平电压源换流器构建直流配网的电源模块。分析了单端电源向无源网络供电时发生极间短路故障和单极接地短路故障的故障特征,提出了一种低电压保护和电流差动保护联合的保护方案,并且通过投切后备电源提高了供电的可靠性。最后在PSCAD/EMTDC平台中进行了仿真验证,结果表明在直流配网发生短路故障时,该保护能够快速可靠动作,并具有良好的选择性和灵敏性。     

＂弱电源回答＂在RCS－41B保护中的实现

在实际的电力系统中,有可能存在输电线路一侧是弱电源．甚至是无电源的情况。在这些线路内部发生故障时,弱电源侧的保护很可能由于该侧系统不能提供足够的短路电流而不能起动,或者是虽然装置已经起动,但故障电流不足以判别保护的方向,满足不了灵敏度。对于允许式纵联保护,弱电源侧发不出允许信号。强电源侧也不能跳闸致两侧保护不能快速跳闸甚至拒动。     

XLPE高压电缆短路故障电流在线监测装置设计

通过分析XLPE高压电缆线路短路故障电流回路的特点,设计了XLPE高压电缆短路故障电流在线监测装置.当线路发生短路故障时,短路故障电流在线监测装置实时采集故障电流的大小与方向信息,并根据监测数据分析故障电流回路特性,对于电缆-架空线混合线路,判断故障发生在电缆侧还是架空线侧;对于金属护套交叉互联的长电缆线路,判断故障发生在哪个交叉互联区间.该装置大大缩短了电缆线路发生短路故障后的抢修时间,提高了供电可靠性.     

一种中性点不接地系统接地电容电流的测算方法

<正>1 问题的提出中性点不接地电力系统，供电馈出线路多由架空线路和电缆线路共同组成，馈出线路单相接地故障时有发生。当供电线路出现单相接地故障时，将引起其他正常两相的相电压升高，对系统的绝缘性能构成很大威胁，易引发两相接地短路事故。目前，单相接地故障线路的确认，变电站常采用装设小电流接地选线装置进行故障线路选线的方法。因电力系统的接地电容电流容量不确定，小电流接地选线装置配套选用的零序电流互感器的变比选择不匹配，会造成精度差，     

分布式发电对配电网接地保护的影响

分布式发电(distributed generation,DG)与电力系统并网运行使得配电系统从放射状无源网络变为分布有中小型电源的有源网络,配电网中短路电流的大小、流向和分布也发生了变化,为此,对原有的接地故障选线原理在新的配电网架构下的适应性进行了研究.分析了非故障线路和故障线路分别发生单相短路时,在经高值电阻接地系统和经消弧线圈接地系统中引入DG对以零序和负序电气量作为判据的接地选线装置动作准确性的影响,并提出可以通过增加新的方法判据来保证接地选线的可靠性.