高灵敏度电气设备断相保护

提出了一种用集成电路构成的新型电气设备断相保护,当电力系统中的各种主设备,断路器以及电动机等发生相断相故障时,能动作发出信号,必要时亦可协作跳闸,保护装置由三个高灵敏度的电流元件和相应的逻辑回路组成,接线简单,工作可靠,对防止电气设备由于一相或两相接通而引起的烧毁事故具有重要作用。     

一起220kV GIS设备内部故障引起的保护动作分析

六氟化硫封闭式组合电器(GIS)设备在电力系统中得到广泛运用.但是由于GIS在电流互感器(TA)布置方面的特殊性及GIS设备故障的隐蔽性,往往给事故分析带来一定的难度,因此提高GIS设备故障的二次分析能力,对于快速判断故障点,保障系统安全运行有重要意义.文中通过一起220 kV GIS设备内部故障引起的保护动作实例,结...     

基于改进状态空间分割法的继电保护设备拒动风险评估

继电保护设备隐性故障已经成为导致电力系统连锁故障的重要因素.因此,在电力系统的风险分析中,需要突破传统N-1故障设置假设,考虑受继电保护设备隐性故障影响的N-k连锁故障.针对继电保护设备拒动引发连锁故障的问题,首先根据继电保护设备的功能模块建立继电保护设备拒动故障树模型;然后综合考虑元件固有失效率和运行信息,建立继电保护设备拒动概率动态评估模型.基于此,提出一种改进的状态空间分割法对电力系统面临的连锁故障风险进行分析,实现了在枚举空间和抽样空间中进行连锁故障搜索,可提高连锁故障搜索的完备性和风险分析的计算效率.最后,在仿真中验证了所提方法的有效性.     

故障数据分析处理系统设计与开发

故障录波数据是电力系统故障分析和保护动作判断的重要依据。针对目前故障录波装置数据分析非具体化、微机保护装置动作过程非可视化的现状,提出一种故障数据分析处理系统。通过将仿真数据或故障录波数据转换为COMTRADE格式的标准文件后输入系统,然后对故障数据进行滤波和预处理,模拟具体保护装置中各类保护模块的动作逻辑并进行分析。该系统能对不同故障条件下保护装置的动作特性,以及同一故障下不同保护元件的动作特性进行分析比较,可以深入了解微机保护装置的运行特点,分析评价实际保护装置的性能。     

基于站域信息缩短3/2接线失灵(死区)故障切除时间的策略

随着特高压直流工程快速发展,受端交流系统故障切除时间过长会导致多回特高压直流同时连续换相失败,产生的大幅功率冲击存在导致送受端系统稳定破坏的风险。目前按照传统设防标准,开关失灵和死区(以下简称“失灵(死区)”)故障切除时间可能超过400 ms,已不适应当前电网安全稳定运行要求。在简述目前应用于电网中失灵保护动作逻辑及其不足的基础上,提出了适用于3/2接线的站域失灵(死区)保护工程应用技术方案,并介绍了基于站域信息缩短失灵(死区)故障切除时间的策略。利用保护动作信息,实现跳闸组的快速定位;利用跳闸组内各开关的电流特征比较、无流定值自适应调整等手段,减小电流互感器拖尾电流对保护判据的影响;通过专用光纤通信、分相直接跳闸等方法,缩短通信延时、减少跳闸重动环节。利用实时数字仿真器试验对保护策略进行了验证,同时分析了该方案存在的风险点。     

基于相似度投票的牵引供电系统CT隐藏故障在线诊断

电流互感器（CT）的隐藏故障特征十分微弱,影响计量及保护设备性能,在系统出现故障或压力时容易导致系统连锁故障甚至崩溃,为及时发现CT隐藏故障并预警,需要对其进行在线诊断。现有文献的故障诊断方法均需要提取故障后特征信息,不适用于隐藏故障分析。基于此,首先根据基尔霍夫电流定律联系牵引供电系统拓扑中各支路CT之间的电流约束关系建立关联矩阵,得到各CT解析电流值;再利用解析值与实测值相似系数受隐藏故障的影响规律建立投票规则实现CT隐藏故障在线诊断。本方法无需额外增加测量设备,仿真结果不受牵引供电系统负荷电流变化大的影响,同时对投票中的阈值选取要求不高。     

高压直流航空燃油泵电机堵转故障检测与应急控制技术研究

针对航空燃油泵用无刷直流电机(BLDCM)发生堵转故障现象,从故障原因、故障检测技术、故障严重程度、故障可控性及故障影响范围出发进行深入的研究,旨在提出并验证一种工程上可用的BLDCM故障检测方法与故障应急控制机制。针对BLDCM发生堵转时与堵转后的运行工况,设计了一套基于BLDCM转速和母线电流的故障检测与应急控制机制;完成了对BLDCM堵转故障检测及应急控制机制仿真。借助已有的燃油泵用BLDCM试验台,完成BLDCM堵转故障条件下的故障检测与应急控制机制验证。在传统的堵转故障停机保护基础上,针对BLDCM运行过程中堵转故障发生的几率和消失的先后,设计了一种降低PWM占空比延时重启的堵转故障应急控制机制,提高了堵转故障后系统的生存能力,降低了虚警率。结果具有技术成熟度和工程应用价值。     

电动机差动保护误动事故的分析

分析了一起母线失电后快切装置动作时电动机起动过程中差动保护的误动事故。根据电动机首末端两侧电流波形及现场的实际情况,指出电流互感器饱和是导致这次事故的直接原因。分析了微机电动机保护装置在此次事故中的动作情况,并使用EMTP仿真工具仿真电动机在自起动过程中的电流波形。针对差动保护和电流互感器的特点,给出了避免因电流互感器饱和导致差动保护误动的措施和对策。     

分布式电源接入对配电网线路保护的影响及对策研究

含分布式电源并网的配电网发生短路故障时,流经保护的短路电流会受到分布式电源提供的助增电流、汲取电流或反方向电流的影响,导致线路电流保护的误动或者拒动。基于IEEE33节点配电系统,在PSASP平台上搭建了仿真模型,计算了多个故障点下流经保护的短路电流大小,分析了分布式电源不同接入容量和位置对线路电流保护的影响,得出了对保护的分区域影响结论,并给出了几种减小影响的措施。     

MMC-HVDC站内交流母线故障特性和保护策略

为了保证模块化多电平换流器型直流输电的高效和稳定运行,需要对于MMC-HVDC系统的故障形式和故障机理进行详尽的分析,对其继电保护原理及保护判据进入深入的研究。简要介绍了MMC-HVDC保护系统的保护分区、不同保护的动作方式及所需数据的测量方式。深入分析了MMC-HVDC系统站内交流母线故障(接地短路和相间短路)的故障暂态响应,研究了站内交流母线故障后采用的保护策略,提出采用比率制动特性的电流差动保护,能够可靠躲开外部故障时由于电流互感器饱和等因素引起的不平衡电流,同时又能可靠保证站内交流母线内部故障时的灵敏度。在RT-LAB实时仿真平台中验证所做分析和所提保护策略的有效性。     

高占空比斩波串级调速反馈变压器保护优化

斩波串级调速系统从电机转子侧调节转差功率实现调速,在高占空比运行时转差功率很小,发生逆变故障后逆变直流电流波形呈现稀疏脉冲形状,现有保护策略不能检测到过流故障信号并执行保护动作,极易导致反馈变压器损坏。针对现存问题,分析了斩波串级调速系统的稳态电流特性及逆变故障暂态过程,结合现有保护策略,得出保护失效原因的理论依据,并据此进行保护优化,提出带直流回路欠压保护的优化方案。仿真及样机试验表明,理论分析及推导正确,经优化的保护策略能够在逆变故障时有效保护反馈变压器,可提高系统可靠性。     

故障录波装置在发现和处理二次回路故障中的应用

故障录波装置作为电力系统故障分析与故障排除的依据,可提供故障定位,减少巡线工作量及故障恢复时间,能使调度人员及时、全面、准确地掌握故障情况,从而快速地处理系统故障。结合实际工作中的1个案例,通过对录波报告的详细分析,发现了保护二次回路存在的异常,及时予以查找,发现并排除了回路故障,对电流回路两点接地时各种故障情况下二次回路电流的分布进行了深入细致的分析,明确了故障原因和可能导致的后果,杜绝了可能发生的保护不正确动作,有力地保障了电网安全稳定运行。     

基于DSP电动机综合保护装置的设计

提出了一种基于DSP硬件平台对电动机进行综合保护的解决方案。保护装置包括继电保护部分和故障检测部分：继电保护部分应用对称分量法对电动机进行各种形式的电气故障进行保护;故障检测部分采用电流频谱分析法从定子电流信号中提取出转子故障特征频率分量,对机械故障进行检测警告用户。选用易于获得的单相定子电流作检测部分与保护部分之间的联系,利用DSP的强大数字信号处理能力保证装置的一体化实现。     

智能变电站保护用电流互感器配置问题及解决措施

通过一起断路器内部故障相关保护动作行为的分析,指出现有智能变电站保护用电流互感器配置方案存在严重缺陷。当一台保护停运时在断路器内部故障会出现快速保护死区,需要依靠带延时的失灵保护切除故障;而失灵保护会由于感受不到故障电流而拒动,从而威胁电网的安全稳定运行。为此,从工程设计上提出在每台断路器两侧各装设2组TPY绕组和1组5P绕组的保护用电流互感器配置方案,以彻底消除保护死区。同时,还从系统运行及保护配置等方面提出了补救措施,包括停用相关断路器及装设死区保护或改造失灵保护等。上述方法目前已在西北750 kV智能变电站建设和运行中获得应用,提高了保护的可靠性和系统的稳定性。     

基于故障分量差动电流极性特征的直流线路故障全过程保护原理

为了提高直流线路保护的可靠性,需要研究能够在故障暂态和稳态过程中均可识别故障的后备保护原理。提出了基于故障分量差动电流极性特征的故障全过程差动保护原理。通过对故障暂态阶段(换流器未响应阶段、换流器动态调节阶段)及故障稳态阶段的电流故障分量特征进行分析,得出故障全过程中整流和逆变侧故障分量差值在区内故障时满足正极性特征而区外故障时不满足的结论,建立面向故障全过程的差动保护判据。仿真结果表明了该判据在各种工况条件下的正确性,受交流系统故障特征谐波影响小,具有较强的抗过渡电阻性能和抗干扰能力。     

Current trajectory image-based protection algorithm for transmission lines connected to MMC-HVDC stations using CA-CNN

In the presence of an MMC-HVDC system, current differential protection (CDP) has the risk of failure in operation under an internal fault. In addition, CDP may also incur security issues in the presence of current transformer (CT) saturation and outliers. In this paper, a current trajectory image-based protection algorithm is proposed for AC lines connected to MMC-HVDC stations using a convolution neural network improved by a channel attention mechanism (CA-CNN). Taking the dual differential currents as two-dimensional coordinates of the moving point, the moving-point trajectories formed by differential currents have significant differences under internal and external faults. Therefore, internal faults can be identified using image recognition based on CA-CNN. This is improved by a channel attention mechanism, data augmentation, and adaptive learning rate. In comparison with other machine learning algorithms, the feature extraction ability and accuracy of CA-CNN are greatly improved. Various fault conditions like different network structures, operation modes, fault resistances, outliers, and current transformer saturation, are fully considered to verify the superiority of the proposed protection algorithm. The results confirm that the proposed current trajectory image-based protection algorithm has strong learning and generalizability, and can identify internal faults reliably.     

基于工业互联网和多传感器数据的电机故障诊断方法

提出了一种基于工业互联网和多传感器数据的电机故障诊断方法。通过各类传感器在线实时得到电机的电压、电流、振动、温度等信号的瞬时值,并转化为表征电机状态的各个特征参数。根据各个特征参数在各个故障模式下的变动情况,得到各个故障模式下故障特征及其隶属度。把故障特征与故障模式之间的关系分为充分条件和必要条件关系。按照充分条件和必要条件分类后,对每个故障模式对应的2类条件下的故障特征的隶属度进行融合,最后得出每个故障模式的隶属度,为远程运维系统决策服务。该方法既可以部署在电机远程运维工业互联网的边缘设备中,也可以部署在云平台服务程序中,实现快速而可靠的电机故障诊断。     

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。     

基于故障稳态分量的含DG配电网自适应方向电流保护方案

针对分布式电源(DG)大量接入配电网后保护可靠性低的问题,提出一种基于故障稳态分量的自适应方向电流保护方案。分析不同类型DG的故障暂态特性以及故障等值方法,计算系统短路电流所含分量,并揭示短路电流三相分量之间的关系。在此基础上,根据故障边界条件,获取系统故障稳态分量,再结合保护安装处的测量电压及测量电流,计算保护背侧等值电压和等值阻抗,构造不同故障类型下自适应方向电流保护判据。仿真结果表明该方案不受DG类型、DG出力以及系统运行方式影响,并能有效地防止电压跌落引起的延时保护拒动。     

异步化高压发电机失磁故障分析

针对以新型电缆绕组构成的异步化高压发电机的失磁过程进行研究,首先建立该电机场路耦合模型,利用耦合模型分析异步化高压发电机在不同转差率下转子发生对称短路失磁和不对称短路失磁故障的磁场进行分析,探索当转子绕组发生不同类型的短路故障时,定子铁心和转子铁心的磁通密度变化规律,为电机和系统故障分析提供数据基础.然后分析了异步化高...