一起特高压多端混合直流两段直流线路保护动作分析

特高压多端混合直流输电系统线路分为两段,每段线路分别配置独立的线路保护,存在两段线路保护同时动作的情况,在故障分析上存在一定的难度。以一起±800 kV昆柳龙直流输电工程的柳龙段线路发生故障,导致昆柳段和柳龙段线路保护同时动作的事件为对象,对特高压多端混合直流输电系统线路行波保护、电压突变量保护,以及遭遇雷击时故障电流和故障电压的变化问题开展研究,通过波形分析判断故障类型和故障点,为分析多端直流系统线路保护同时动作提供参考。     

基于边界特性的多端柔性直流配电系统单端量保护方案

多端柔性直流配电系统的发展尚面临几大技术难点亟待解决,在继电保护方面主要问题在于直流故障的可靠识别。传统交流配电系统、高压直流输电系统保护原理无法适用于多端柔性直流配电系统。因此,该文设计了一种新型的多端柔性直流配电系统直流线路保护方法。利用线路边界特性,通过小波变换提取区、内外故障的暂态特征差异,实现故障的快速、可靠识别;并利用直流电抗器压降判据实现保护的方向性。该方法基于单端电气量实现全线路保护,动作速度快,无需通信,能够满足直流配电系统对保护的速动性、可靠性和选择性要求。最后,大量的仿真算例验证了所设计方案的可行性。     

特高压混合多端直流线路保护配置与配合研究北大核心

特高压多端混合直流可提供更大容量、更经济和更灵活的输电方式,并兼顾了常规直流和柔性直流的技术优势。特高压多端混合直流与两端直流保护系统相比,在线路保护方面差异最大。采用全桥和半桥混合拓扑的特高压柔性直流输电换流器,具有直流线路故障自清除特性,因此对直流线路故障的处理要求也不同于采用半桥结构的多端柔性直流系统。基于特高压混合多端直流输电系统对线路故障处理的需求,分析了该系统直流线路保护的关键问题,并提出了直流线路保护配置方案和直流线路保护的配合策略,最后基于PSCAD/EMTDC仿真模型验证了所提出方案的可行性和有效性。     

特高压混合多端直流线路保护配置与配合研究

特高压多端混合直流可提供更大容量、更经济和更灵活的输电方式,并兼顾了常规直流和柔性直流的技术优势。特高压多端混合直流与两端直流保护系统相比,在线路保护方面差异最大。采用全桥和半桥混合拓扑的特高压柔性直流输电换流器,具有直流线路故障自清除特性,因此对直流线路故障的处理要求也不同于采用半桥结构的多端柔性直流系统。基于特高压混合多端直流输电系统对线路故障处理的需求,分析了该系统直流线路保护的关键问题,并提出了直流线路保护配置方案和直流线路保护的配合策略,最后基于PSCAD/EMTDC仿真模型验证了所提出方案的可行性和有效性。     

基于本地信息的多端柔性直流电网故障定位方法

故障定位技术是保障多端柔性直流电网安全可靠运行的关键技术。由于直流网络之间的相互连接导致其故障暂态特征十分复杂,故障定位往往要依靠通信手段,同时技术难度也会大幅提升。以基于两电平电压源型变流器的多端柔性直流电网为研究对象,提出一种基于本地信息的多端柔性直流电网的故障定位方法。利用限流电抗器作为直流线路边界,分析了限流电抗器类型的选取及其对断路器开断和保护动作时间的影响,从保护识别的准确性和动作的可靠性角度讨论了限流电抗器的容量和位置配置;对直流行波保护的电压变化率判据进行改进,通过比较限流电抗器两端电压变化率的比值和差值设定故障区间的判别方法及逻辑,利用本地信息确定故障位置;基于MATLAB/Simulink进行了大量仿真测试,验证了所提故障定位方法的可行性和有效性。     

多端柔性直流电网保护关键技术

多端柔性直流电网直流故障后故障电流快速上升、无自然过零点等特点使得直流线路保护和故障处理技术成为柔性直流电网发展的关键技术难点。理论分析了多端柔性直流电网线路保护的特殊性,借鉴传统直流输电线路保护原理和点对点式柔性直流输电线路保护原理的研究现状,对多端柔性直流电网线路保护的发展方向进行了探讨。同时,全面分析了各类直流故障隔离方法的基本原理,从故障隔离能力、经济性、控制保护耦合影响等多个方面阐述了其进一步的发展趋势。最后,考虑到架空线路输电的应用前景,设计提出了一种适用于点对点式柔性直流输电系统、具有低电流危害的新型故障重合闸判断方法,较现有重合闸策略而言,该方法重合于永久性故障时能够彻底避免对系统的二次过电流冲击。在此基础上,讨论了多端柔性直流电网对重合闸策略的性能要求。     

柔性直流电网中行波保护分析及配合策略研究

行波保护作为直流线路主保护已广泛应用于高压直流输电领域,但在柔性直流电网中尚未应用。首先对柔性直流电网输电线路接地故障的特性进行了分析,并简要介绍了基于行波幅值的线路保护原理。在此基础上分析了行波保护与站内直流保护配合关系,描述了直流断路器动作原理以及与行波保护配合策略。PSCAD/EMTDC仿真表明,行波保护动作速度快,可在换流站闭锁前切除线路故障,并能够辨别区内和区外故障,保证电网稳定运行。行波保护具有速动性、可靠性、选择性,能够适用于柔性直流电网。     

基于限流式混合直流断路器的多端柔性直流线路高敏度单端量保护

多端柔性直流输电系统在继电保护方面面临的主要问题在于如何快速识别直流线路故障。阿西亚.布朗.勃法瑞有限公司(Asea Brown Boveri Ltd.,ABB)提出的极波保护原理灵敏度较低,直接应用于多端柔性直流输电系统的效果需要特别关注。因此,该文针对限流式混合直流断路器构成的边界特性,对ABB极波保护中的极波变化率进行矢量或矩阵拓展,构建极波广义变化率,并利用得到的极波变化率作为保护动作的判据。通过PSCAD/EMTDC搭建三端柔性直流输电系统,验证了改进的高敏度算法对于多端柔性直流输电系统接地故障识别的可靠性。算例表明,该极波广义变化率算法对于保护区域内的接地故障识别有较高的灵敏性和速动性,能够在0.1 ms时间尺度识别区内故障。     

基于真双极的MTDC电网直流线路快速保护

多端柔性直流电网(multi-terminal flexible direct current,MTDC)的网状结构和故障特性对直流线路保护的动作性能提出更高的要求,对此提出一种基于单端量的直流线路电压行波保护方案。首先,针对基于MMC的MTDC电网直流侧发生的不同故障或干扰情形,理论分析故障电压反行波在线路上的传播特征差异。其次,利用小波变换提取高频电压反行波构建区内外故障识别判据;对于单极接地故障,提出故障极的识别判据;另外,针对架空线路遭受雷击后对行波保护的影响,构建雷击干扰识别判据。最后建立张北四端MTDC电网仿真模型,仿真结果验证所提保护方案的有效性。     

高压直流线路短路故障行波保护动作概率计算与分析方法

行波保护是高压直流线路的主保护,直流线路发生短路故障时保护的正确动作对保证系统安全有重要作用。然而由于该保护利用故障初期暂态电气量构成保护判据,实际的行波保护方案对区内短路故障的判别具有很强的不确定性,或概率性。为定量描述这种概率性,提出了一种高压直流线路短路故障行波保护动作概率计算与分析方法。即在充分考虑实际行波保护动作逻辑及系统运行方式的基础上,综合计及故障类型、故障位置、过渡电阻、故障时刻等不确定因素的影响,基于Latin超立方抽样技术对现有行波保护方案的动作概率进行计算。算例以云广±800 kV特高压直流输电实际工程中的行波保护方案为研究对象,探明了故障条件中各因素对行波保护动作概率的影响程度,分析了运行方式变化带来的不利影响。     

基于换流站不同出线低频暂态能量比值的多端柔直电网线路保护方案

针对限流电抗器安装在换流站出口，基于线路边界元件特性的多端柔直电网线路保护难以适用的问题，提出了基于换流站不同出线低频暂态能量比值的多端柔直电网线路保护方案。首先，通过分析故障后模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)在直流侧呈现的阻抗频率特性，推导出实际频率大于谐振频率时MMC等效阻抗呈感性。然后，通过分析母线处电压行波折射系数的幅频特性可知，折射过程会对故障电压行波中的低频分量具有较明显的衰减作用，并以此为依据分析区内外故障时线路两侧换流站不同出线低频暂态能量比值的差异，可利用此差异识别故障。最后，PSCAD/EMTDC的仿真结果表明，所提保护方案能够可靠识别故障，不依赖线路边界元件，且具有一定的耐过渡电阻能力。     

多端柔性直流配电网高频功率相关性纵联保护方法

直流线路保护是保障多端柔性直流配电网系统安全稳定运行的关键,主要技术难点在于故障区段的准确识别和快速隔离。文中分析了故障后直流配电网中暂态高频分量的分布特点,提出一种基于高频功率的直流线路纵联保护方法。利用故障前后高频功率的幅值变化,提出保护快速启动判据。利用不同故障情形下线路两侧高频功率线性关系和相关系数的差异,提出基于线路两侧高频功率相关系数的故障识别和选极判据。基于MATLAB/Simulink建立多端柔性直流配电网模型,仿真结果表明所提保护方法可快速、准确地判断故障线路和故障极,灵敏度与可靠性高,阈值易设定且相邻线路保护无须配合,对双端数据同步要求较低,不受系统运行方式影响和网络拓扑的限制,且具备良好的抗过渡电阻能力。     

基于反行波与信号处理的特高压直流输电线路纵联保护方法

现阶段直流输电线路纵联保护单纯地采用叠加原理,未考虑直流输电系统的强非线性,保护在实际工程中存在适应性问题。针对此问题,提出一种纵联保护新方法。从保护方法的适应性角度出发,提出基于描述函数法的信号线性化处理技术。通过分析直流输电线路区内、外故障发生后一段时窗内反行波的传输特性,发现发生区内故障时,线路两端反行波波形间相似度较高;发生区外故障时,线路两端反行波波形间相似度较低;进而提出一种基于反行波的纵联保护方法,该方法利用Hausdorff距离算法度量线路两端反行波的相似度,构造直流输电线路故障识别判据。仿真结果表明,该保护方法能可靠区分直流线路区内、外故障,且在发生高阻接地故障时具有较高灵敏性。     

基于电压行波陡度的柔性直流送出线路快速保护方案

柔性直流技术在灵活解决高比例新能源消纳的问题上具有革命性意义。针对传统线路保护已不能可靠适应柔性直流送出系统高比例电力电子设备脆弱性、故障信息提取难等问题,文中提出一种基于电压行波陡度的柔性直流送出线路快速保护方案。通过分析直流线路故障暂态特性,利用限流电抗器两侧故障电压行波陡度与极性的不同,增加了有效暂态信息量提取范围,实现区内外故障识别;利用故障极与健全极的电压行波变化程度存在明显差异,判别故障类型;同时考虑了雷击干扰并利用其初始变化特性提出了快速识别方法。最后通过仿真验证了该保护方案在各种影响因素下的性能,可以快速可靠地识别故障,具有良好的灵敏性和抗干扰能力。     

基于Hilbert-Huang变换的HVDC线路保护

为了准确地判定HVDC输电线路的故障类型和对故障距离进行定位,应用PSCAD搭建单极12脉直流输电系统等效模型,对直流线路区内故障及区外对线路保护性能有影响的各种故障进行仿真。应用HilbertHuang变换方法对故障电压信号进行分析,提取了行波的波头,从而确定故障发生时刻。分析直流滤波器和平波电抗器所具有的固有滤波特性,由此形成了以频率和能量为基础的故障判别方法。在确定为区内故障后,采用D型双端行波定位方法根据检测到的故障时刻可以准确地对故障距离进行定位。并提出了基于HHT方法的HVDC线路保护判别式和动作逻辑。仿真和计算结果表明,该保护方法不仅可以准确地判别故障类型和故障距离,且在过渡电阻较大的情况下对保护性能没有影响。     

基于电压折射波幅值正负差异的柔性直流电网两段式行波保护

针对柔性直流电网线路行波保护在长线故障下难以兼顾速动性和耐受过渡电阻能力的问题,提出了一种基于电压折射波幅值正负差异的两段式行波保护方案.首先,通过分析故障行波在线路上的传播过程,推导了各折反射波的表达式,得出了区内外故障下线路端口电压折射波幅值的正负差异特性.然后,基于该特性,提出了两段式行波保护方案,以传统行波保护...     

混合多端直流输电系统故障线路识别方法

针对混合多端直流系统不同线路之间直接相连、无法依靠直流线路边界特性进行故障识别的问题,以乌东德三端混合直流示范工程为背景,研究了三端星型直流输电系统中汇流区的结构特点;并根据彼得逊法则和叠加定理得到了故障后汇流区两侧暂态电流行波的变化特征,发现电流行波经过汇流区后中低频段有大幅的衰减。因此,利用小波变换提取汇流区两侧故障电流行波的中低频段能量,并根据两侧小波能量的标准差构造故障识别判据,进而快速、可靠地识别故障线路。最后,基于仿真结果,验证了故障识别方法的正确性。     

基于VSC的多端直流环网系统故障分析与定位研究*

与两端系统相比,多端直流环网系统具有更好的供电可靠性和灵活性,但由于故障后电流回路的增多,给故障的分析与定位带来更大挑战。本文首先对直流电网的拓扑和控制方式进行介绍,并对环网中直流侧母线及线路的故障暂态特性进行分析,推导出故障电压和电流的数学表达式。在此基础上配合线路出口限流器、直流断路器及直流方向开关的使用,提出一种基于故障特征量di/dt的无需换流站间通信的故障定位保护策略。最后在Matlab/Simulink上搭建了三端直流环网系统仿真模型,仿真结果表明所提故障定位与保护策略能快速识别并切除故障,保证故障后多端直流环网系统的快速恢复。