基于六序分量法的跨电压等级的同塔四回线的故障计算

同塔架设的各回线路之间存在线间互感,对处于不同电压等级下的两个同杆双回线的输电线路进行了故障计算的研究.该故障计算方法基于同杆双回线的六序分量法,首先画出六序分量序网图,同时考虑线间互感的存在,求解各序综合阻抗,在已知各序综合阻抗的基础上,按照六序分量法以及故障的边界条件求出各序故障电流,进而求出各相电流,解决了不同电压等级下,同杆四回线的短路故障计算问题.EMTP仿真值验证了这种故障分析方法的正确性,仿真结果表明,基于六序分量法的不同电压等级的同杆四回线的短路电流计算的误差不超过1%.     

一种求解电力系统复杂故障的新算法

从故障的一般形式出发,导出了一种既适用于各种类型简单故障,又适用于多重复故障计算的计算机通用数学模型。模型简单实用,通用性强。该算法可适用于具有不对称故障阻抗的任意横向故障或纵向故障及其组合,不需要考虑序网的串并联及多重复故障中理想变压器的转角问题。     

基于六序分量法的跨电压等级的同塔四回线的故障计算

同塔架设的各回线路之间存在线间互感,对处于不同电压等级下的两个同杆双回线的输电线路进行了故障计算的研究。该故障计算方法基于同杆双回线的六序分量法,首先画出六序分量序网图,同时考虑线间互感的存在,求解各序综合阻抗,在已知各序综合阻抗的基础上,按照六序分量法以及故障的边界条件求出各序故障电流,进而求出各相电流,解决了不同电压等级下,同杆四回线的短路故障计算问题。EMTP仿真值验证了这种故障分析方法的正确性,仿真结果表明,基于六序分量法的不同电压等级的同杆四回线的短路电流计算的误差不超过1%。     

基于节点阻抗矩阵的配电网故障测距算法

提出了一种基于节点阻抗矩阵的配电网故障测距改进算法,故障后,系统的网络拓扑结构及参数会随之改变,引起节点阻抗矩阵的变化,形成故障后的节点阻抗矩阵,其中含有未知量故障距离和过渡电阻,利用节点阻抗的物理意义建立测距表达式。该算法仅需要变电站出线电压、电流作为输入量,迭代计算故障区段上游母线的电压、电流,代入已建立的测距表达式求出故障距离和过渡电阻;为适应配网中负荷特性不统一、时变的特点,提出采用静态电压特性的负荷模型模拟负荷,采用此模型可以更加精确地计算故障后各负荷及分支的分流,使得故障测距结果更加准确;并提出结合配电系统的馈线自动化功能减少伪故障点个数实现故障点的定位;文章最后在PSCAD中搭建配电网IEEE 34节点模型,在 Matlab 中实现文中提出的故障测距算法,仿真测试表明该算法的有效性。     

一种机电—电磁暂态混合仿真外部系统各序等值及实现方法

为了准确模拟外部系统各序等值阻抗,提出了一种适用于机电—电磁暂态混合仿真的多端口外部等值电路模型并给出其实现方法。该方法基于电流补偿的原理,通过计算外部系统等值的瞬时注入电流,解决了正负序等值阻抗不相等引起的不对称节点导纳矩阵的求解问题。仿真结果表明,与单纯电压源等值方式相比,该方法可以体现外部系统各序等值阻抗,并且可以方便地扩展到多个端口,适合进行电磁侧发生非对称故障之后的仿真分析。     

平行双回线两点故障测距算法的研究

以分布参数作为高压输电线路的模型,对平行双回线一回线上两点异相故障及两回线上两点故障提出了一种新的测距算法.该方法利用线路两端电压、电流的正序和负序分量,不需选代计算,并适用于一点故障情况.其测距精度不受系统阻抗变化、过渡电阻及不同步采样数据的影响.仿真计算表明该方法有效.     

计及线间互感的两回输电线路交叉跨越故障的短路电流计算方法

对于计及线间互感的两回输电线路,现有故障分析方法对于不同类型故障,大多要构建不同的复合序网,工作量太大且难以排错。为此,本文提出一种计及线间互感的两回输电线路短路电流计算方法。以故障相关线路的阻抗以及两端的节点阻抗矩阵作为输入,通过添加树支或连支对原节点阻抗矩阵进行参数修正或扩维,以处理线间互感或添加故障节点,进而构建两回输电线路在故障节点处的序网络方程。针对两回输电线路,给出构建故障边界条件矩阵的通用方法,并利用相序转换变换为各序网下的故障边界条件矩阵,联立序网络方程矩阵求解故障各端口的电压和电流。最后,利用PSCAD/EMTDC构建电网故障仿真模型,仿真结果验证了该方法的正确性。     

大型电力系统非全相振荡时任意时刻电气量的计算

提出了一种可快速,精确,方便地计算大型电力系统非全相振荡时任意时刻电气量的实用方法,采用补偿法模拟网络操作和断相口的存在,建立起可适应网络操作的大型电力系统非全相振荡时任意时刻电气量的计算模型,在各序网计算模型断相口分别注入单位电流,求得单位振荡电流产生的任意节点各序电压,基于H型参数的物理意义,在计及电网结构影响的条件下,导出直接利用原网节点阻抗参数计算正序网断相口开路电压的公式,求得断相口各序实际电流,根据线性电路的齐性原理,得到大型电力系统非全相振荡时任意时刻的电气量。这种计算方法具有可自动适应网络操作,可计及电网结构对非全相振荡的影响,互感线路与无互感线路非全相振荡计算方法统一,互感线路非全相振荡计算无需修改故障所在互感组支路导纳矩阵等特点,文中算法已在大电网零序电流保护整定计算软件中实际应用,结果表明,算法在计算速度和精度方面均满足要求。     

改进的相分量法求解同杆双回线故障新算法

采用矩阵相似变换对传统相分量法进行改进,将端口网络理论与改进的相分量系统模型相结合,得出故障端口相网络方程,并且根据端口阻抗的物理意义,推导出故障端口阻抗矩阵元素与端口节点阻抗的关系式。考虑故障的一般形式,给出了同杆双回线短路故障与断相故障统一的故障边界条件方程,将其与故障端口相网络方程联立,提出了一种适用于求解同杆双回线各种简单故障的新算法。该算法的优点在于:①将同杆双回线单回线短路故障、跨线短路故障和断相故障统一计算,可适用于具有不对称故障阻抗的任意同杆双回线故障计算;②对电力系统参数是否平衡无限制;③对同杆双回线两侧是否存在公共母线无特殊要求;④计算量较传统相分量法明显减小,简单实用,便于计算机编程实现。对比该算法计算结果与EMTPE仿真结果,表明该算法准确有效。     

考虑负荷影响的配电网短路电流计算方法研究

目前适用于配电网短路电流计算的简便算法包括近似计算法和不考虑负荷的传统端口补偿法,这两种算法在计算故障端口节点阻抗矩阵时未考虑负荷的影响,致使计算结果不够精确。对算法进行改进,在计算故障端口节点阻抗矩阵时计及负荷的影响。利用计算获取的端口阻抗矩阵和潮流计算获取的故障端口开路电压,经过一次端口补偿电流的计算,就可得到精确的故障电流计算结果。最后,通过算例验证与对比分析证明了算法的有效性。     

NUMERICAL ALGORITHM FOR ARCING FAULTS DETECTION AND FAULT DISTANCE CALCULATION ON OVERHEAD LINES

ABSTRACT

In this paper a new numerical algorithm for arcing faults detection and fault distance calculation will be presented. It provides the solution for both the symmetrical and the unsymmetrical faults. The algorithm is based on the line terminal voltages and currents processing. A simple square wave are voltage model is assumed to model the long are in free air in computer simulation and algorithm development. The frequency dependence of line parameters is taken into account. A series of computer simulated and laboratory tests have shown that the new algorithm can be utilized in transmission system practice.     

同杆双回线断相故障计算的解耦相分量法

按照仅保留双回线的原则选取同杆双回线首末节点作为边界节点,在相坐标下将同杆双回线进行解耦处理,建立同杆双回线的解耦等值电路。避免了直接在相坐标下进行计算时各相之间的耦合,根据简单的电路理论即可分析复杂的同杆双回线完全或者非完全断相故障。此方法避免了同杆双回线断相故障计算中复杂的序网连接,可以方便、精确地模拟同杆双回线断相故障,且方便计及非完全断相时的断相口故障阻抗。算例表明该方法是分析计算同杆双回线断相故障的一种十分有效的方法。     

一种反应环流电流的平行双回线保护选相元件

针对目前反应电流全量的电流平衡保护受负荷电流影响导致相继动作区大或保护拒动,以及反应故障分量的电流平衡保护故障分量提取方面的问题,基于双回线的相序变换原理,得出了环流电流故障分量与系统参数无关的结论,由此得到了平行双回线各种单线故障时环流电流的特征,进而提出了一种平行双回线单线故障的选相原理及其元件。文中提出的反应各相稳态环流电流故障分量的选相元件,不受系统参数和过渡电阻的影响,并且稳态环流电流本身就是故障分量,在整个故障期间都存在,易于提取、误差小。与电流平衡保护相比,该基于环流电流的保护在理论上能够提高平行双回线保护的性能。EMTP仿真结果表明,该选相元件能准确有效地选出故障相。     

A new distance relaying algorithm based on complex differential equation for symmetrical components

This paper presents a new digital impedance measuring technique for transmission lines that combines symmetrical components and the complex differential equation of an equivalent fault loop circuit. The phase voltages and currents at the relaying point are transformed into symmetrical components using Fourier filters of short window length. Depending on fault type, an appropriate fault loop circuit is formed, signals of which are the appropriate symmetrical components, while a parameter of which is the positive sequence impedance being a geometrical measure of the distance from the relaying point to a fault. The impedance, however, is measured very fast by on-line solving the complex differential equation originated for this fault loop circuit. Consequently, this approach combines frequency domain estimation of symmetrical components (accurate filtration) and time domain measurement of positive sequence impedance (high speed response).

The presented method suits well the protection of parallel lines against high-resistance faults occurring very close to the far end of a line. A new method is proposed for detecting high-resistance faults and deciding which line out of two parallel lines actually suffers a fault.

The included EMTP test results demonstrate the efficiency of the proposed relaying algorithm.     

有限大电源系统短路电流的一种计算机求解方法

有限大电源系统的短路电流周期分量随时间变化,二程上采用运算曲线来计算。提出了电源对故障点的转移阻抗的的计算机算法。运用节点阻抗矩阵和正序等效定则推导出各砷短路类型下通用的转移阻抗求解模型;经换算进一步得到电源的运算电抗,再采用插值法查取存入计算机中的相应运算曲线,从而自动实现短路电流的求解,算法简单、可行。     

A general treatment of phase faults on a six-phase generator

One of the problems that must be thoroughly investigated from the operational point of view is the fault analysis of a multiphase power system. The variety of faults in a six-phase system is far more complicated than in a three-phase system. This paper presents three simple algebraic equations for sequence currents, actual fault currents and post-fault terminal voltages for the most general phase(s) fault on a six-phase generator. The sequence currents, when written in the format suggested, immediately indicate the method of connecting sequence networks for the simulation of faults on a network analyser. The connections of the sequence networks for some faults not discussed in the literature so far have also been given.     

基于疏松耦合变压器零序解耦模型的同杆双回线路故障计算

不并列运行的同杆双回输电线路在发生单回线不对称接地故障时,线路之间存在零序互感,在线路故障计算时必须予以考虑。文中提出疏松耦合变压器零序解耦模型,基于该模型对不并列运行同杆双回输电线路的零序网络进行解耦,得到线路等效回路,进而求得线路零序等值阻抗。在不并列运行的同杆双回输电线路故障分析中,利用传统的对称分量法,结合已求得的线路各序阻抗,计算故障处各序网络电流,进而得到故障情况下回路的各相电流,从而完成该型输电线路单回线故障的计算。PSCAD/EMTDC仿真结果证明了所提零序解耦模型的正确性。     

Time domain solution of fault distance estimation and arcing faultsdetection on overhead lines

In this paper a new numerical algorithm for arcing faults detection and fault distance estimation is presented. The solution is given in the time domain. It is based on the line terminal voltages and currents processing. A simple new mathematical model of arc voltage is introduced in the estimation. Thereby, the more accurate approach to fault location is derived, particularly for the close-in faults. The new algorithm can be utilized for blocking the automatic reclosing. The unknown model parameters, including the line resistance and inductance, fault resistance and arc voltage amplitude, are estimated by using the least error squares method. The new algorithm is successfully tested through computer simulation and laboratory tests     

含逆变型分布式电源的配电网正序综合阻抗纵联保护

为解决逆变器控制策略对含逆变型分布式电源的配电网的故障特性的影响问题,提出了一种基于正序分量综合阻抗的纵联保护新原理。该原理利用线路两端正序电压相量之差与线路两端正序电流相量之和的比值构成正序分量综合阻抗。区内与区外发生故障时,正序分量综合阻抗的幅值变化明显,据此可以区分线路上的内部和外部故障。新原理特征量明显,容易整定,不受分布式电源控制策略的影响,抗过渡电阻能力强。PSCAD仿真验证了该原理的有效性。