具备应对过负荷能力的距离保护实施方案

介绍了距离保护应对过负荷策略的实施方案,根据过负荷与对称故障、不对称故障、相间故障、单相接地故障的特征分别进行处理。首先利用U1cosφ1识别对称故障与过负荷,利用电流不对称度识别过负荷与不对称故障;然后利用正序功率识别故障点位置,对于相间距离保护,利用相间Uijcosφij(ij=AB,BC,CA)识别相间故障与过负荷,对于接地距离保护,采用相Uicosφi(i=A,B,C)、正序补偿电压与相补偿电压关系识别单相接地与过负荷。利用RTDS建立了仿真模型,模拟了对称过负荷、不对称过负荷及过负荷期间发生故障等不同类型故障,仿真结果表明,本方案过负荷时可靠闭锁距离保护,故障时快速开放距离保护,耐过渡电阻能力高达150Ω。     

具有防过负荷误动的距离保护新方法

针对事故潮流易造成线路传统距离保护III段误动的隐性故障问题,详细研究了过负荷和故障在Uφcosφφ和电压序分量相位等电气特征差异,提出了一种具有防过负荷误动的距离保护III段新方法。此方法包括两部分:基于Uφφcos(φφφ+90°-φline)0.5UNN的全相过负荷与相间故障识别方法;基于电流不对程度、ARG(U·φ2/U·0)和ARG(U·φ1/U·0)的非全相过负荷与单相接地故障识别方法。介绍了具有防止过负荷误动的距离保护III段实施方案,并通过了RTDS仿真试验验证。     

一种距离保护Ⅲ段防过负荷误动的方法

针对传统距离保护Ⅲ段不能正确识别过负荷和故障的问题,详细研究了过负荷和故障情况下电流不对称度、Ucosφ和电压相位变化等电气特点的特征差异,提出了一种识别过负荷和故障的新方法。此方法基于电流不对称度、故障处电弧电压与系统中最低电压的差异以及电压相位变化,不仅实现了对称过负荷与各种故障的识别,而且通过比较不对称过负荷和单相高阻接地时电压相位变化差异解决了不对称过负荷和单相高阻接地故障的识别技术难题。通过RTDS仿真试验,验证了该方法既可有效防止对称和不对称过负荷时距离保护Ⅲ段误动,又能够保证在各种故障时可靠开放距离保护Ⅲ段。     

高压线路保护选相元件的改进

相间故障时,弧光电压Ucos(ψ)的值较小;单相故障时,三个相间Ucos(ψ)的计算值都较大,根据这个特点,结合突变量选相元件和序分量选相元件提出了新的选相方法.新方法解决了线路发生单相故障时保护误跳三相的问题,动模数据仿真验证了新方法的准确性和有效性.     

基于复合相量平面的自适应过负荷识别方法

针对本地距离保护III段易受事故过负荷影响导致误动的问题,提出了一种基于复合相量平面的自适应过负荷识别方法。首先根据不同运行工况下量测相量的几何分布特性,建立虚拟电压降落方程,并据此求解自适应整定系数的计算公式,构造距离保护III段自适应过负荷识别判据,然后,将该判据与传统距离保护III段的动作特性相结合,以识别过负荷与对称故障。IEEE 10机39节点系统仿真结果验证了该方法一方面可避免由于过负荷引发的距离保护III段误动情况的发生,另一方面,在过负荷又出现对称故障情况下,仍能有效发挥后备保护的作用。     

线路距离保护应对事故过负荷的策略

目前输电线路距离保护完全依赖于整定计算来躲过过负荷,而世界上诸多大停电事故均与事故过负荷相关,负荷转移后距离保护动作会引起事故扩大,因此必须寻找新的对策来防止线路距离保护在事故后过负荷时误动。摒弃了惯用的距离保护阻抗平面,提出基于电压平面的判据,该判据以补偿电压作为动作量,通过选择一个极化量作为参考量,在电压平面上构造一个动作区域,当动作量落在动作区域内时动作。在电压平面上,负荷点会落在两端电源的连线上,与阻抗平面相比,保护更加易于确定是否动作。该判据从根本上区分了负荷与短路,有效地解决了负荷转移后距离保护动作的问题,其应用有利于提高电力系统的安全稳定性。仿真实验验证了该方法的有效性。     

逆变型分布式电源接入对接地距离保护的影响与对策

针对IIDG接入系统的110 kV联络线金属性单相接地故障,分析了线路两侧正序电压极化接地距离保护的动作性能,指出存在由故障位置和IIDG容量决定的保护失效功率边界,若负荷无功高于此边界,IIDG侧接地距离保护在正向区内故障时拒动、在正向区外故障时误动,电网侧接地距离保护在反向区外故障时误动。提出两种应对策略,对策一将IIDG接入的110 kV变压器中性点直接接地,此时正序电压极化原理仍适用于IIDG接入系统;对策二采用零序无流判据和相电压极化距离元件构成接地距离保护方案,该保护判断不受IIDG接入的影响且无死区问题。     

关于线路串联电容后线路保护的调试研究

由于线路在串联电容后发生短路故障时，会引起某些保护（如距离保护Ⅰ段、工频变化量阻抗）超越，这与串联补偿电容的补偿度、安装位置、暂态低频分量电流大小、电压互感器位置、串联电容保护间隙等有关。在线路保护调试中对于串补电容正向以及反向故障情况的影响下，采用正序极化电压，可以有效解决保护误动与拒动。     

基于电压相位比较的双馈风电场输电线路单相接地距离保护

基于双dq坐标系的双馈感应发电机(DFIG)暂态模型,推导了DFIG正、负序突变量阻抗表达式并研究其相角变化特征。针对DFIG突变量阻抗角变化,提出一种单相接地时故障点序电流与保护安装处序电流之间相位差的计算方法,从而得到以保护安装处电压为参考值的故障点电压和补偿电压的相角。以区内外故障时故障点电压和补偿电压之间的相位关系为依据,提出适用于双馈风电场输电线路的电压相位比较距离保护方案。仿真结果表明,所提方法不受过渡电阻、故障位置及系统运行方式的影响,能够准确判别区内外故障。     

新能源经柔直送出场景下功角变化导致比相式距离保护不正确动作机制分析

新能源电源经柔性直流输电线路接入交流系统已经成为电力系统中的典型场景。以基于模块化多电平换流器的柔性直流(modular multilevel converter-high voltage direct current,MMC-HVDC)受端交流线路配置的正序电压为极化电压的比相式距离保护为研究对象,结合受端换流器的控制策略,分析了新能源经柔性高压直送出系统中柔直受端交流线路发生短路故障场景下该保护的适应性:在发生相间金属性短路故障情况下,距离保护存在区内短路拒动以及反向区外短路误动的风险。为探究保护不正确动作机制,首先在电压平面上分析了参量变化对距离保护动作行为的影响,揭示了距离保护内在的系统功角与短路容量约束,推导了距离保护正确动作的功角边界。通过将柔直侧系统进行合理等值,受端交流线路发生相间金属性短路故障后,受端换流器控制策略使得系统等值功角增大,距离保护特性位于动作边界,存在拒动/误动风险。利用RTDS建立了风电经柔直送出系统的仿真模型,分析了受端交流线路故障后系统的等值功角特征,验证了距离保护的不正确动作特性。     

快速工频量高频方向保护的新方案

本文针对相电压补偿方向元件的不足,提出了两种新型的方向元件－－负序电压补偿式方向元件和相电压故障分量补偿方向元件,通过大量的ＥＭＴＰ仿真验证了其优良性能,并在此基础上,提出了实现快速工频量高频方向保护的新方案,即：对于各种不对称故障采用负序电压补偿式方向元件,对于三相故障采用相电压故障分量补偿式方向元件,对于非全相状态下的故障采用和电压补偿式方向元件。     

以故障前补偿电压为基准量的距离继电器研究

以相量平面法与阻抗平面法为分析手段,提出一种以故障前补偿电压为基准量的故障分量距离继电器构成方法。通过对该方法的研究,揭示了目前常用的基于故障分量的距离继电器的通用表达式与动作特性,对比了这几类距离继电器在可靠性与灵敏性上的差异。最后,结合文章提出的方法,对利用通用表达式构成快速距离继电器进行了研究,给出了具体的构成方法。据此方法可明显地改善目前距离继电器的动作速度,并方便地构造新型快速距离继电器。     

基于零序幅值比较的电抗器匝间保护

针对高压电抗器小匝数匝间保护目前存在的问题,提出了一种新的基于零序补偿电压幅值比较原理的电抗器匝间保护方案。即根据零序网络中零序电压在系统零序阻抗和电抗器零序阻抗上的分布情况,通过直接比较电抗器首端零序电压与补偿到电抗器末端中性点的零序补偿电压的幅值大小,来判别电抗器匝间故障。动模实验表明,该方案原理简单直观,灵敏度高,受系统运行方式变化的影响较小。     

基于串补线路出串运行的保护配合方法

为解决短路电流越限问题，四川电网常采用线路出串运行方式，带串补线路出串运行时，延伸侧线路发生故障会对串补系统造成冲击损害，同时串补电容器组的存在可能导致线路跳闸时线路潜供电流和暂态恢复电压超过原有水平，导致线路跳闸后断口发生重击穿、重合闸失败、故障切除推迟甚至导致断路器的损坏。文中提出一种带串补线路出串运行的保护配合方法，在带串补线路侧加装远跳装置接收延伸线路跳闸命令，实现延伸线路联跳串补功能，解决延伸线路跳闸后串补电容导致潜供电流和暂态恢复电压增大的问题，同时避免了电容器组遭受冲击损害。现场试验表明，在延伸侧单相瞬时故障时，可正确快速旁路串补，并在线路重合后重投串补；在延伸侧相间故障时，三相旁路串补，满足工程应用。研究成果可解决串补线路出串运行的保护适应性问题。     

串联补偿线路电流反向对差动保护的影响及对策

随着电力系统的发展,串联补偿线路上原来并不存在的电流反向问题逐步显现。文中详细分析了串联补偿线路发生电流反向的机理,针对应用最广泛的电流差动保护分析电流反向对其的影响。分析结果表明,作为保护高阻接地的零序差动保护在电流反向时可能发生灵敏度降低甚至拒动的情况。提出了一种新的零序差动保护改进算法,不仅可以有效解决灵敏度降低的问题,同时具有普适性,可用于各种类型串联补偿线路。仿真实验和实际工程应用验证了该方法的有效性和可靠性。     

双变流器串-并联补偿式UPS控制系统

文章介绍了三相双变流器串-并联补偿式UPS的工作原理,详细讨论了其基于同步旋转坐标系下的控制系统方案。仿真结果表明,该控制系统可以实现双变流器串-并联补偿式UPS全部控制功能。在电源电压不是额定值且含有谐波电压、负载有谐波电流和无功电流的情况下,电网输入电流被控制为正弦波、cosφ=1,负载电压被控制为额定值正弦波。     

串联补偿输电线路稳态量电流差动保护改进算法

稳态量电流差动保护是目前串联补偿(简称串补)输电线路的主要保护。文中归纳了国内外输电线路保护装置电流差动保护判据,从理论上分析了它们在串补输电线路上应用的灵敏性,以及系统阻抗和线路的串补度对保护灵敏性的影响。分析表明,稳态量电流差动保护会由于灵敏度不足而拒动。提出的稳态量电流差动保护改进算法能有效解决这个问题。PSCAD/EMTDC软件对四川电网500kV串补线路的仿真计算验证了这一结论。     

无源三级RC积分器特性的计算

本文提供了无源三级RC积分器电路的电压转移函数H(s),并且说明了通过拉普拉斯变换计算微分积分测量系统和三级RC积分器特性的方法.这种积分器作为微分积分测量系统的重要组成部分,可用来测量雷电冲击电压.文中显示了一组改善了特性的三级RC无源积分器电路的参数和它的特性计算结果.由它组成的微分积分测量系统测量雷电冲击电压的波形误差值很小.所建议的三级RC无源积分器与罗哥夫斯基线圈相结合,还可以用作雷电冲击电流的测量.     

基于补偿零序压差原理的110kV线路纵向故障保护方案

针对现有保护装置没有计及纵向故障的保护方案的问题,首先分析110 kV负荷站变压器中性点接地和不接地方式下线路的单相、两相断线故障特征。其次依据断线故障特征提出了基于线路双端零序电气量的补偿零序电压差动原理的断线保护方案,实现了断线故障的快速可靠动作。最后在110 kV纵联差动保护装置上增加断线保护逻辑,并在数字仿真系统上建立110 kV负荷站输电系统,验证了所提断线保护方案的有效性。