A Fault Location Algorithm for Two-End Series-Compensated Double-Circuit Transmission Lines Using the Distributed Parameter Line Model

A new fault location algorithm for two-end series-compensated double-circuit transmission lines utilizing unsynchronized two-terminal current phasors and local voltage phasors is presented in this paper. The distributed parameter line model is adopted to take into account the shunt capacitance of the lines. The mutual coupling between the parallel lines in the zero-sequence network is also considered. The boundary conditions under different fault types are used to derive the fault location formulation. The developed algorithm directly uses the local voltage phasors on the line side of series compensation (SC) and metal oxide varistor (MOV). However, when potential transformers are not installed on the line side of SC and MOVs for the local terminal, these measurements can be calculated from the local terminal bus voltage and currents by estimating the voltages across the SC and MOVs. MATLAB SimPowerSystems is used to generate cases under diverse fault conditions to evaluating accuracy. The simulation results show that the proposed algorithm is qualified for practical implementation.     

基于电压突变量的同塔双回直流输电线路故障选线方法

同塔双回直流线路极线间复杂的电磁耦合关系,增加了其故障极线识别的难度。基于平行四线系统解耦理论,对同塔双回直流线路电压量进行解耦分析,提取出相互独立的一个同向量与三个环流量电压。在此基础上详细分析了同塔双回直流输电线路在不同故障类型以及不同极线故障情况下的同向与环流电压突变量的极性和幅值大小特征,进而利用同向与环流电压突变量极性和幅值大小的差异及相互间的关联关系,提出了一种同塔双回直流输电线路故障选线方法。基于实际同塔双回直流输电系统的PSCAD/EMTDC大量仿真结果表明,该方法准确可靠,且不受过渡电阻影响。     

特高压GIL接入对断路器瞬态恢复电压的影响

特高压气体绝缘金属封闭输电线路(GIL)的接入对断路器瞬态恢复电压(TRV)幅值和瞬态恢复电压上升率(RRRV)均会产生影响,可能危及断路器开断能力。文中基于同塔双回特高压交流架空线-双回GIL混合输电线路,利用EMTP-ATP仿真研究变电站内断路器端部发生三相短路故障时,GIL长度、接入位置与GIL引接站测量设备对断路器TRV幅值和RRRV的影响。仿真结果表明,GIL的接入对断路器TRV幅值和RRRV有较大影响; GIL长度增加对TRV幅值产生较大影响,但对RRRV影响较小;为了限制RRRV,应将GIL安装在架空线中段,且应安装金属氧化物避雷器(MOV)限制TRV幅值; GIL引接站测量设备对断路器TRV幅值和RRRV影响均较小。文中研究成果可为含GIL的特高压线路中断路器的TRV计算及参数设计提供参考。     

特高压同杆双回线的环流不平衡及其影响

同杆双回输电线路是特高压输电系统发展的必然趋势。分析了同杆双回线的导线排列形式及其阻抗矩阵的特点,在此基础上研究了同杆双回线电流的序分量,指出除穿越性不平衡电流之外,同杆双回线在正常运行或区外故障情况下可能出现明显的环流不平衡电流,且该环流不平衡受导线排列形式、区外故障类型等因素的影响。通过对特高压同杆双回线的仿真验证,定量分析得到环流不平衡度的大小,并阐述了环流不平衡电流对继电保护以及线路损耗的影响等。     

基于分布参数模型的串联补偿双回线单线故障定位算法

对于装设串联补偿(串补)装置的输电线路,由于与串联电容并联的保护元件金属氧化物可变电阻(MOV)的非线性特征,使得串补线路无法直接使用常规的输电线路故障测距方法。为此,提出了一种基于分布参数模型的串补双回线故障定位算法。按照故障点相对于串补的位置分为两个子算法,利用从本端、对端推算得到的故障点处电压相等的特点,消去串补装置近故障一侧的电压,结合故障点处过渡电阻的纯电阻性和故障序网边界条件,构造故障定位函数。该方法不依赖串补装置模型,不受MOV非线性的影响,无需预知串补装置相对于故障的位置,同时不存在伪根判别问题。EMTDC/PSCAD和MATLAB仿真结果计算验证了该方法的正确性。     

TCSC动态基频阻抗对距离保护的影响

可控串联电容补偿动态基频阻抗特性对距离保护的影响与国家串联电容补偿对距离保护的影响在主要方面是相似的,电压反向及电压互感器,电流互感器位置的选择同样是影响保护性能的关键因素,但电压反向,动态特变化等方面也存在差别。     

同杆双回线跨线永久性故障识别方法

通过对同杆双回线各种跨线故障类型下跳开相恢复电压特征的研究,提出了一种基于不同回线跳开相端电压差的故障性质识别方法。同杆双回线发生跨线故障后,由于健全相的电容耦合和电磁耦合作用,不同回线的故障跳开相端电压差在瞬时性和永久性故障时会有显著不同。采用不同回线跳开相端电压差的幅值和相位的双重判断,可对不同负载情况下同杆双回线跨线永久性故障进行有效识别。大量的仿真实验表明,所述方法有较高的可靠性。     

基于小波变换的TCSC输电线路保护新方法的研究

提出了基于B样条半正交小波的晶闸管控制的串联电容补偿(TCSC)输电线路保护新方法,该方法利用小波变换对TCSC输电线路两侧的电流信号进行分解,得到突变点的模极大值乘积符号,从而准确地区分内部故障和外部故障。利用实时数字仿真器(RTDS)对MOV正常工作及失效时的不同内外部故障类型进行了仿真。仿真结果表明,该方法简单可靠,且不受TCSC串补装置的影响。     

基于故障类型的同杆双回线故障分量提取算法

针对传统的故障分量提取方法只能在故障后短时间内提取故障分量的缺点,提出了平行双回线基于故障类型在整个故障过程提取故障分量的新算法。该算法是在平行双回线路六序故障分量理论和故障边界条件及复合序网图的基础上,用同相量的负、零序电流和反相量的正、负、零序电流间接求得同相量正序电流的故障分量,进而合成得到每回线电流的相故障分量。该算法不受负荷电流和电网参数波动的影响。PSASP仿真表明了通过该算法得到的故障分量与实际故障分量相同,而且可以长时间提取。     

双回线路跨线故障及保护动作行为分析

以山西220kV系统某线路的一次实际跨线故障录波数据为基础,分析了同杆双回线路保护安装处的电流电压特征,研究了该线路上4套不同厂家、不同型号常规微机型线路保护的动作行为,提出了同杆并架双回线保护选型应注意的问题。结果表明,异名相跨线故障期间,各端保护可以检测到零序电流,但无零序电压;变化量方向元件可以正确判断方向;采用零序电流(?)_0和负序电流(?)_(2A)构成的稳态量选相元件能正确选相;零序方向元件的动作行为不确定;相间测量阻抗增大、接地测量阻抗减小均不能正确反映故障位置。     

A robust principal component analysis-based approach for detection of a stator inter-turn fault in induction motors

Health condition monitoring of induction motors is important because of their vital role and wide us in a variety of industries. A stator inter-turn fault (SITF) is considered to be the most common electrical failure according to statistical studies. In this paper, an algorithm for the detection of an SITF is presented. It is based on one of the blind source separation techniques called principal component analysis (PCA). The proposed algorithm uses PCA to discriminate between the faulty components of motor current signatures and motor voltage signatures from other components. The standard deviation of one of the decomposed vectors is used as a statistical SITF criterion. The proposed criterion is robust to non-fault conditions including voltage quality problems and large mechanical load changes as well as harmonic contaminants in the voltage supply. In addition, with a straightforward and low computational burden in the fault detection process, the proposed method is computationally efficient. To evaluate the performance of the proposed method, large numbers of practical and simulation scenarios are considered, and the results confirm the good performance, high degree of accuracy, and good convergence speed of the proposed method.     

Mitigation of the impact of transformer inrush current on voltage sag by TCSC

Thyristor Controlled Series Capacitor (TCSC) as a dynamic system, besides its capability in increasing power transfer in transmission lines, can be used to enhance different power system issues. In this paper, the effect of TCSC on voltage sag following transformer inrush current is investigated. It is shown that excessive transient inrush current occurring during transformer energizing can be mitigated by TCSC. Hence, voltage sag as one of the key components of the power quality is alleviated for the sensitive loads that are connected to the same bus which the power transformer is energized from. During a fault, TCSC can improve the voltage sag by limiting the current and help to keep the voltage as high as possible. Moreover, the inrush currents and the associated voltage sags that usually occur after clearing heavy single- or multistage faults are mitigated by the presence of TCSC. The model used for simulating inrush current is based on the characteristics of the major hysteresis loop out of which the internal trajectories are defined using the translation principal and a linear compensation to generate closed loops. An arctangent relation between the flux and the exciting current is defined. The expression parameters are deduced by curve fitting empirical data defining the major loop or the single-valued saturation characteristic.     

带同杆双回线的T型线路故障分支判定算法

针对T型线路中出现同杆双回线的线路结构,提出了判定故障分支的新方法.该方法以六序分量法为基础,当某支路发生故障时,首先求取各支路保护安装处的突变电气量,然后通过正序网络图,计算2个必要的参数用于判别故障支路,区分非同杆双回线故障、同杆双回线的跨线故障,以及同杆双回线的单回线故障.该方法的特点是考虑了同杆双回线的跨线故障,能够确定同杆双回线中的单回线的故障回路以及跨线故障,并且物理意义明确.序电流可以用来区分同杆双回线的同名相跨线故障.同时,进行了大量的EMTP仿真,结果表明支路判断的准确度不受系统运行方式、故障点过渡电阻等因素的影响,并且也能很好地适用于不对称同杆双回线路.     

110 kV线路距离保护的复合选相元件

准确有效的选相元件是高压输电线路采用单相自动重合闸的前提。该文通过分析目前微机保护中选相元件的不足,提出了电压电流突变量选相元件、电压电流序分量选相元件结合阻抗元件、方向元件以及瞬时值判断元件相结合的复合选相元件,能够准确地判断故障类型及故障相别。大量的PSCAD仿真表明其较好的准确性,是高压线路实现单相重合闸较为理想的选相元件。     

强磁弱电环境下序分量方向的综合判据及其仿真

在强磁弱电环境下的纵联零序方向保护有可能误动。考虑到双回线互感一般仅对零序分量产生明显影响,同时注意到系统中各站点间的负序转移阻抗远小于零序转移阻抗,单相接地故障时负序电压通常大于零序电压这一特点,提出了基于负序分量补偿的方向保护综合判据。判据进行了周密的实用化考虑,利用故障后负序电压与电流的相位关系来判别故障反方向,在深入分析判据动作特性及灵敏度的基础上,按照故障特征的差异逐步提高灵敏度,综合构成了较完善的纵联接地方向保护方案。实例验证与仿真结果均表明,由该负序分量把关的纵联零序方向保护在强磁弱电环境下,能够可靠判别故障方向,并具有良好的可靠性与选择性,从而有效改善了纵联接地保护的性能。     

超高压线路串补电容的微机保护算法

在超高压输电线路系统中,串联电容补偿具有提高输送容量和改善系统稳定性等优点,但由于串补电容的存在导致输电线路继电保护存在一系列问题。根据串补电容对距离保护和零序方向保护影响的理论分析,提出了基于TCSC串补电容的线路微机保护算法。算法利用TCSC的运行参数,考虑了串补电容在暂态过程以及电容运行状态对保护参数整定的影响,以避免TCSC使保护拒动或误动。最后通过仿真运行表明,该算法对于带有不同运行状态的TCSC的输电线路有很强的适应力和可靠性,可以满足线路继电保护的基本要求。     

功率倒向对平行双回线纵联保护的影响分析及对策

平行双回线中一回线路出现内部故障,由于两侧开关切除不同时,在切除故障期间非故障线路可能出现功率倒向现象。纵联保护往往因为闭锁信号或者允许信号在时间配合上出现问题而导致保护误动。文中就某一500kV电网上出现的具体故障,深入分析了功率倒向引起纵联保护误动的原因,并提出了相应的解决措施。     

基于纵联阻抗相角的输电线路纵联保护

提出了一种基于2个特定等效纵联阻抗相角之差值的输电线路纵联保护.该纵联阻抗是由线路两端各相电压故障分量相量差与电流故障分量相量和的比值计算而来的.将电压故障分量按测量端的正方向和反方向各平移一个线路全长的距离形成2个等效的纵联阻杭,利用2个等效纵联阻抗的相角差数值判断故障是否发生在区内.区外故障时,该相角差等于0°;区...     

双回输电线路自适应距离保护

平行双回线结构的特殊性以及零序互感等因素造成距离保护继电器耐受过渡电阻的能力较弱,严重影响继电器的性能,传统的距离保护方法难以满足高压平行双回线的要求。该文针对双回输电线路的单回线路单相接地故障,提出双回输电线路的自适应距离保护方法,该方法借助正、负、零序电流的权重系数和传统距离保护的测量阻抗,计算出保护的附加测量阻抗,对传统距离保护的计算结果进行修正,并给出正、负分支系数相角的估算方法。仿真结果证明这种自适应距离保护方法能有效防止保护的超越和拒动。     

高压输电线路故障及操作电磁暂态数字计算新方法

基于多传输线理论、频域分析法、数值拉氏反变换技术和卷积方法,提出了长线路任意点任意短路或断线及断路器开合的电磁暂态计算新方法,特别是考虑了电弧故障,使暂态仿真更加切合实际。该方法在ABC相分量上进行计算,考虑了线路参数频变的影响,适用于均匀换位或不换位的单回线、双回线以及线路传播常数矩阵Z与Y不能对角化的情况,使故障时刻故障点电压（对于短路）或电流（对于断线）相角及断路器开合时刻电流相角可任意设定。