基于行波原理直流输电系统接地极线路故障测距系统设计

为解决现有的直流接地极线路故障监测系统的不足,需研发接地极线路故障测距系统。采用了基于行波原理的在线故障测距技术,借助了接地极线路故障本身所产生的行波信号来实现故障定位。分析了实现该系统设计所需要解决的超高速数据采集、极址处电源、数据通信等关键技术问题并提出了可行的设计。目前,样机的实验室试运行表明：基于行波原理直流输电系统接地极线路故障测距系统不仅能够连续监测接地极线路上发生的各种类型的故障,而且可以给出准确的故障点位置。     

高压直流输电线路故障行波传播特性研究

高压直流输电线路由于其线路长,发生故障概率较高。研究了高压直流线路故障行波传播特性,对波头畸变、波速变化特性进行详细分析,并在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了基于天广直流参数的直流输电系统模型,通过仿真试验验证了该模型的正确性。高压直流线路故障行波传播特性的研究分析为优化利用暂态行波的高压直流输电线路测距奠定了理论基础。     

脉冲注入法和单端故障行波法相结合的直流输电系统接地极线路故障测距

分析了直流输电系统在单极运行方式下,接地极线路故障暂态行波和外部注入脉冲信号在接地极线路上的传播过程。以此为基础,提出一种将脉冲注入法和单端故障行波法相结合的接地极线路故障测距方案。首先通过在换流站直流中性母线处监测接地极线路故障暂态行波识别线路是否发生故障,在线路故障暂态过程结束后从中性母线向线路注入脉冲信号。根据脉冲注入法得到初步测距结果,并以此确定故障区段。然后,根据确定的故障区段,进一步用单端故障行波法再次获得测距结果。最后,对两次测距结果取平均值,作为最终测距结果。以PSCAD/EMTDC为仿真平台,搭建了直流输电系统在单极运行方式下的接地极线路故障测距仿真模型。并借助Matlab对仿真波形数据进行分析,表明所提出的接地极线路故障测距方案是可行的。     

基于小波变换的高压直流输电线路暂态电压行波保护

详细研究了高压直流输电线路发生故障后暂态电压行波的能量分布特征,利用小波变换对暂态电压进行多尺度分析,并使用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC对直流线路在区外和区内故障、故障性雷击和非故障性雷击等几种典型故障下,直流线路暂态电压在各个小波分解尺度下的能量分布进行了仿真计算。计算结果表明,当直流线路发生不同类型故障时,其暂态电压的低频与高频能量的比值有较大差异。根据这些特征,构成了一种新的高压直流线路行波保护判据。     

直流断路器结合暂态行波的HVDC输电线路故障保护算法

针对传统交流系统保护难以适用于目前的多端高压直流输电线路问题,提出直流断路器结合暂态行波的多端高压直流输电线路直流故障保护算法.首先,通过小波变化提取故障时刻高频暂态电压分量,并基于区内、区外故障小波能量值的故障识别方法,提出设计含混合式直流断路器多次重合闸判定方法的直流故障保护算法.最后,在MATLAB/Simuli...     

直流输电系统接地极线路故障研究

以天广、高肇和兴安等由德国Siemens公司设计的直流输电系统中为例,首先简介了所设置的接地极线路故障相关保护及运行实例,然后从理论上分析了单极大地运行方式下接地极线路发生接地故障和断线故障时各特征量的变化特点,并通过RTDS实时仿真系统进行了验证;接着根据这些特点,提出了可以准确判明故障类型的改进措施,确保准确检测接地极线路接地故障,并通过启动线路故障重启动功能,提高直流输电系统运行的可靠性。     

高压直流接地极线路故障特性仿真及其 故障测距新算法研究

高压直流输电系统可用大地构成输电回路,接地极系统运行方式复杂。建立了±500 kV直流输电系统仿真模型,分析了接地极线路故障时的运行特性,并针对接地极线路单线短路故障,提出了一种基于贝杰龙模型的接地极线路故障测距新方法。利用故障后首端电压和两出线电流推算沿线电压分布,根据故障点或极址点为全线电压最小值的特点构造故障测距函数,计算出故障距离。PSCAD/EMTDC仿真计算结果和工程实例表明,该算法可在接地极全线范围内实现故障定位,且具有较高精度。     

脉冲注入法用于直流输电系统接地极线路故障测距

分析了直流输电系统在双极运行方式下,外部注入脉冲信号在接地极线路上的传播过程,提出一种利用注入脉冲信号的直流输电系统接地极线路故障测距方法。该方法通过周期性地从接地极线路始端注入脉冲信号探测线路是否发生故障,在判断线路发生故障后,通过改变注入脉冲信号的宽度和脉冲极性探测故障点位置,最后以取平均值的方式得到故障测距结果。以PSCAD/EMTDC为仿真平台,搭建了直流输电系统在双极运行方式下的接地线路故障测距仿真模型,并借助MATLAB对仿真波形数据进行分析,仿真结果表明该方法是可行的。     

高压直流输电线路暂态保护分析与展望

现时高压直流输电线路保护广泛采用ABB或西门子保护方案和配置。通过对ABB和西门子行波保护动作特性仿真结果分析及运行经验表明,二者保护方案无法可靠、灵敏地切除高阻接地故障,且易受噪声等外界信号干扰。同时,对国内外直流线路暂态保护的新思想进行分析总结,提出了提高高压直流输电线路暂态保护抗过渡电阻能力及区内、区外故障暂态分析所必须解决的几个关键性问题,为日后高品质直流线路保护判据的提出提供研究方向。     

基于多脉冲注入法的高压直流输电接地极线路故障测距

分析了脉冲信号在高压直流输电接地极线路上的传播过程以及脉冲信号的选择,避免单一脉冲的测距盲区影响故障测距,根据脉冲注入法的单端测距原理提出了一种利用多宽度脉冲注入法的直流输电接地极线路故障测距方法。该方法通过宽度为8 μs的脉冲周期性地检测接地极线路的运行状态,在判断线路发生故障后,通过4 μs和2 μs的脉冲分别探测故障的位置,最后取平均值得到测距结果。PSCAD/EMTDC仿真结果表明,该方法在直流系统双极运行或单极运行状态下,能够满足工程上对故障测距误差精度的要求,且避免了故障电阻的影响、减小了因选取宽脉冲而造成的大范围测距盲区,在保证反射脉冲高识别度的情况下提高了线路测距精度。     

谐振接地系统两点同相接地故障暂态特征及选线

针对配电网两点同相接地故障选线准确率低的问题,依据零序电流和零序电压的暂态特性,提出一种适用于谐振接地系统两点同相接地故障的选线新方法。首先,建立并简化两点接地故障等效零序网络,推导各线路零序电流暂态量和母线零序电压暂态量的关系式,分析得到两点同相故障的暂态特征。其次,通过函数拟合得到各线路的零序对地分布电容和故障过渡电阻,利用故障线路过渡电阻远小于健全线路的特征,并结合线路始端零序电流暂态量与纯容性电流暂态量的差值大小,形成选线判据。最后,分别对不同工况下的两点同相接地故障进行了仿真,结果表明所提方法可准确同时选出2条故障线路,且适用于高阻故障。     

一种快速切除HVDC输电系统接地极线路接地故障的方案

兴安直流输电系统逆变侧接地极线路与直流线路同杆并架敷设.在直流线路遭雷击后,接地极线路因感应过电压继发接地故障,在高压直流(HVDC)输电系统单极故障重启不成功的条件下,两回并行的接地极线路不平衡电流保护动作,导致直流输电系统双极闭锁.为了彻底消除接地极线路故障导致的HVDC输电系统闭锁现象,提出在换流站接地极线路出口处装设直流断路器灭弧的方案,并相应调整了接地极线路的控制和保护策略.     

直流输电系统典型暂态响应特性分析

基于PSCAD/EMTDC仿真程序研究了CIGRE直流输电标准测试系统在各种故障下的典型响应特性,包括整流侧交流系统发生三相故障、逆变侧交流系统发生三相故障和单相故障,以及直流线路发生短路故障时直流输电系统及其控制器的响应特性.特别研究了交流系统故障时直流输电系统的换相失败及其恢复过程,同时研究了直流线路短路时直流输电控制器的动作特性和直流线路的过电流水平.     

直流输电系统共用接地极的暂态接地性能分析

针对直流输电系统共用接地极的几种故障类型,对入地电流的暂态过程进行频谱分析,总结出共用接地极入地电流暂态过程频谱低于200 Hz的特点。基于此特点进一步分析共用接地极在入地电流暂态过程中的响应,得出如下结论：暂态响应的波形近似等同于入地电流的波形,暂态响应峰值与稳态响应的比值,即为暂态电流峰值相对于系统额定电流的比值。结合接地极设计的重要指标--跨步电压的标准,可得出如下结论：对共用接地极的设计可不必考虑故障时入地电流的暂态过程对周围环境的影响。     

高压直流输电接地电极及相关问题综述

文中介绍了接地的基本概念,分析了入地电流、跨步电压、最大允许温升以及直流接地极寿命;指出在设计直流接地极时,应考虑土壤电阻率、接地极型式以及接地参数的计算等方面的问题;阐述了直流接地电流对变压器直流偏磁的影响,并提出了抑制措施,如采用深层接地技术,变压器交流出线串联电容器,在变压器中性点装设抑制直流电流的装置等;最后分析了高压直流输电系统的共用接地极模式.     

轻型直流输电技术在我国电网中的应用

对轻型直流输电运行原理和技术特点、控制模式以及控制系统进行简要的介绍和分析,根据我国电网的特点,对其在我国电网中的应用作了初步探讨.采用电磁暂态仿真程序(PSCAD/EMTDC)对轻型直流输电系统在区域互联、多馈入直流输电系统中的应用进行了建模仿真,结果表明轻型直流输电在提高所并联交流线路的暂态稳定性、抑制区域间联络线的功率振荡等方面能起到积极作用,其电压、有功、无功的快速调节能力可为多馈入直流输电系统提供良好的电压支撑,有利于相联的传统直流输电系统故障后的快速恢复.     

电网黑启动情况下高压直流输电系统启动条件分析

目前各电网的黑启动方案中,均未考虑在黑启动初期的直流启动.文中以天广直流为例,在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件中搭建了交、直流系统仿真模型,利用该模型研究了在电网黑启动初期直流的启动方式和条件.提出了采用绝对短路容量和有效惯性时间常数作为表征交流系统强度的指标.通过分析可知,当两侧交流系统都满足短路容量为单组滤...     

高压直流输电控制与保护对线路故障的动态响应特性分析

直流输电线路保护中,以电压变化率为动作判据的线路行波保护和低电压保护难以检测出线路高阻接地故障,线路差动保护需要通过闭锁躲避区外故障而使动作延时较长,从而难以起到后备作用。同时,直流控制系统环节对线路保护的动作特性也有很大的影响,小负荷水平下将导致线路电流波动而导致差动保护拒动。结合某一直流线路实际参数,基于真实的直流控制保护模型与参数的EMTDC仿真平台,采用实际故障录波分析和仿真分析相结合的手段,系统分析了线路保护不正确动作的机理以及直流系统控制环节对线路保护的影响,并提出了解决方案。     

考虑频变参数和直流控制的直流输电系统线路故障解析

提出了考虑频变参数和直流控制的直流输电系统线路故障时域解析方法,为直流线路故障分析与故障检测提供了解析基础和实用工具。首先,建立了直流输电系统线路故障的复频域模型,推导了故障电气量的复频域表达式。继而,根据故障行波沿直流线路的传播规律,提出了频变参数的惯性等值模型;根据直流线路故障后直流控制系统的动作规律,提出了直流控制的比例—积分等值模型。进一步,基于频变参数和直流控制等值模型,对复频域故障电气量进行拉氏反变换得到时域表达式,并对解析结果与EMTDC仿真结果进行比较,相关结果验证了所提出的解析方法的有效性。最后,探讨了故障解析可能的工程应用场景,以直流线路行波保护为例进行了具体分析,分析结果表明故障解析具有良好的工程应用价值。     

三种小电流接地系统选线算法及其仿真验证

针对小电流系统发生单相故障时单一选线法存在着一定动作死区问题,提出了相关系数选线算法、小波包多频带选线算法和小波包单频带极性选线算法。基于PSCAD/EMTD的35 kV系统模型的大量仿真数据显示,这三种选线算法不受各种过渡电阻、故障电压初始角和故障点位置的影响,能够正确选线。