基于PSO-LIBSVM的广域后备保护新算法

广域后备保护利用电网线路IED和母线IED采集各元件相关信息,构造基于PSO-LIBSVM的线路和母线故障识别网络。以IED采集的信息作为输入向量,建立故障识别网络的训练样本矩阵;PSO算法寻找最优LIBSVM运行参数并训练故障识别网络,利用随机故障下的测试样本矩阵对线路和母线识别网络进行测试,以识别电网故障元件IED,进而确定故障元件。通过大量实验仿真了多种信息不准确情况下的故障识别,实验证明基于PSO-LIBSVM的广域后备保护新算法,识别准确率高,具有很好的容错性。     

基于负序功率方向比较原理的广域继电保护算法

提出一种基于负序功率方向比较原理的广域继电保护算法。根据智能电子设备（Intelligent Electric Device,IED）的安装位置,形成包含有母线及线路在内的IED关联域。系统发生故障后,通过IED在关联域内对故障信息的采集和共享,结合定义的故障判别原则,确定故障的位置;并根据IED预定的动作策略,快速地切除故障。该算法既能做系统发生故障后快速动作的主保护,同时又兼顾后备保护的功能。通过仿真验证了该算法的有效性,表明该算法可以很好地实现主保护和后备保护的功能。     

基于站域信息波形形态比较的数据异常及CT断线闭锁判据

线路保护采样数据异常以及电流互感器(CT)断线是线路保护误动的主要原因之一。为解决线路保护误动作问题,提出了一种基于站域信息的波形形态比较线路保护数据异常及CT断线闭锁判据。利用母线进出线电流之间的等量关系,构造任意进出线电流的冗余数据;借助Hausdorff距离算法计算任意线路的实测数据与冗余数据之间的波形相似程度,并与整定门槛值比较,实现对区内故障以及数据异常或CT断线场景的准确辨区分。理论分析和仿真试验表明,当数据异常或CT断线时,闭锁判据能够可靠制动线路保护;当线路区内故障时,线路保护可靠动作跳闸,不会发生误闭锁。     

基于负序分量的分布集中式广域后备保护研究

提出了一种基于负序分量的分布集中式广域后备保护方法。文章利用系统故障时线路负序电压的分布特点,通过对各母线负序电压的排序,确定由疑似故障母线和线路组成的疑似故障区,并采用分层搜索方法,首先对准疑似故障母线及线路关联IED处对应的负序功率方向进行判别,直至判定并切除故障母线或线路。该方法仅需将定义的准疑似故障区域的信息上传至决策中心,系统计算量和通信量大为减少,从而加快了故障元件的识别速度。算例仿真结果表明,该方法在高阻接地、潮流转移过负荷及转换性故障运行情况下均能良好动作,验证了此方法的有效性以及适用性。     

多间隔信息融合的母线保护电流互感器断线再开放策略

对于电流互感器(CT)断线后发生金属性故障的情景,现有母线保护采取的闭锁差动保护动作方式将会引发多个变电站停电。此外,当母线区内发生高阻接地故障时,现有母线保护判据可能会将其误判为CT断线故障,不利于电力系统的安全稳定运行。针对这一问题,提出了一种母线保护CT断线再开放策略,该策略基于断线间隔与非断线间隔的零序电流变化量对负荷波动和故障进行区分,并基于非断线间隔的差流有效值和间隔失灵保护信息对区内外故障进行判别。实时数字仿真系统仿真结果验证了所提CT断线识别判据和再开放策略的正确性。     

基于反行波能量熵比较的母线保护新原理

提出了一种基于反行波能量熵比较的快速母线保护新算法.通过对故障反向行波进行S变换求取能量熵,分析母线各条关联线路能量熵变化特征构建保护判据.当母线内部故障时,各条关联线路反行波S变换能量熵相同;母线外部故障时,故障线路与非故障线路的能量熵存在较大差异,由此建立能量熵比值判据识别母线区内外故障.仿真结果表明,所提母线保护方法能灵敏、可靠的识别母线区内外故障.     

基于故障分量的采样值相关差动母线保护

针对采样值差动保护动作边界不易确定并易受干扰的问题,提出一种基于故障分量的采样值相关差动母线保护新方法,利用母线区内、外故障时故障分量差电流和制动电流的相关度大小和分布规律来识别故障。该方法采用短数据窗连续计算相关度,计算结果为采样值积分归一化值,对不良数据和电流互感器饱和有较强的抵御能力,动作边界确定,定值整定简单。动模试验结果表明：该方法能够快速、可靠地切除母线故障,具有较好的保护性能和一定的实用价值。     

基于有限PMU的广域后备保护研究

对新型的基于有限数量相量测量单元（PMU）的广域后备保护进行了研究。通过布点算法,在电网相关母线中安装有限的相量测量单元,根据布点算法形成的电压推算关系构成保护区,将故障视为“透明”,利用安装点的实测值推算保护区内其余的母线电压。故障时,根据正序电压幅值分布特征定位故障关联母线,推算该母线关联支路的有功功率,根据相对误差特征选出故障线路。PMU的高速实测数据的引入使得实时故障定位成为可能。算例仿真验证了基于有限PMU的广域后备保护的正确性和有效性。     

基于有限PMU的广域后备保护研究

对新型的基于有限数量相量测量单元(PMU)的广域后备保护进行了研究。通过布点算法,在电网相关母线中安装有限的相量测量单元,根据布点算法形成的电压推算关系构成保护区,将故障视为"透明",利用安装点的实测值推算保护区内其余的母线电压。故障时,根据正序电压幅值分布特征定位故障关联母线,推算该母线关联支路的有功功率,根据相对误差特征选出故障线路。PMU的高速实测数据的引入使得实时故障定位成为可能。算例仿真验证了基于有限PMU的广域后备保护的正确性和有效性。     

利用差动电流及支路序电流特征的母线CT断线识别及保护闭锁策略研究EI北大核心CSCD

现有3/2接线母线的电流互感器(current transformer,CT)断线闭锁策略由于无法引入母线电压信息,某些场景下难以可靠区分CT断线与母线短路故障,存在将母线经高阻短路故障误判为CT断线、重负荷支路CT断线母线差动保护误动的问题。为此,不改变现有母线差动保护动作特性的基础上,文章充分利用母线差动电流及支路序电流的幅值和相位特征,提出一套高适应性的CT断线闭锁策略,避免因CT断线闭锁策略不当导致的母线保护不正确动作的问题。首先推导母线CT断线与母线短路故障时母线差动电流和支路序电流的特征,利用其在相位和幅值上的差异构造一套全新的CT断线识别判据,可实现无需电压信息的CT断线可靠识别,避免单一变量构成的过量保护整定困难的问题。此外,优化CT断线与母线保护间的动作逻辑,短路故障情况下,通过附加短路故障识别判据可实现短路故障后的母线保护快速开放。利用数字仿真系统(real time digital simulation system,RTDS)建立典型3/2接线的母线模型,大量仿真实验验证了CT断线识别判据及母线保护闭锁逻辑的可靠性。     

基于故障电压分布的广域后备保护算法

为解决传统后备保护整定配合复杂,潮流转移时易误动等问题,提出一种基于故障电压分布的新型广域后备保护算法.该算法利用线路一侧电压、电流故障分量的测量值估算另一侧的电压故障分量,以估算值与测量值的比值构成保护判据.该算法不受过渡电阻的影响,发生过负荷潮流转移时不会误动,且算法原理简洁、需要信息量少,对数据的同步性没有严格要...     

基于负序功率方向比较与聚类算法的改进继电保护算法研究

分析了负序功率方向比较原理和聚类算法及其特点,提出了将两者有效结合的改进继电保护算法。利用系统广域信息量及实际系统拓扑结构划定相关母线和线路保护的关联域,建立关联保护的特征向量,给出系统状态信息矩阵,由矩阵的输出值进行故障判别。通过典型算例的故障定位及后备保护实现过程和结果,验证了该算法能够定位故障区域和故障元件。该算法应用于广域后备保护可提高信息冗余度,增强系统容错性。     

基于纵联比较原理的广域继电保护算法研究

提出了基于纵联比较原理的广域继电保护算法。该算法通过广域继电保护系统收集特定保护范围内各智能电子设备(IED)的故障方向信息,结合文中定义的IED动作系数AF和关联系数RF进行简单运算,即可确定出故障的位置。借鉴电力系统分析中的N?1原则,提出广域继电保护系统N个元件中的某一个元件失效时整个系统应仍能正确工作的N?1概念,分析了继电保护系统的N?1运行状况,提出了基于广域信息应对该运行状况的继电保护策略。算例分析表明:文中提出的广域继电保护算法原理简单、运算方便、判断结果准确,能较好地克服N?1运行状况带来的影响,可明显提高继电保护系统的性能。     

Transmission system wide-area back-up protection using current phasor measurements

Zone-3 of distance relays might maloperate during stresses frequently encountered in power systems, such as power swing, load encroachment, and voltage instability. This paper proposes a new protection algorithm for discrimination between short-circuit faults and other stresses in the transmission networks. The proposed method compares the sum of currents at the predetermined buses before and after the disturbance occurrence using synchronized current phasor measurements. The faulted area and line are identified as well. The optimal placement of phasor measurement units (PMUs) is tackled using a mathematical model. One of the main advantages of the proposed algorithm is decreasing the number of required PMUs in comparison with those of existing wide-area back-up protection schemes. In virtue of its computational speed, the proposed method can be exploited as a practical back-up protection cooperating with conventional protection schemes. The extensive simulation studies carried out on the IEEE 57-bus test system verify applicability of the proposed algorithm as a reliable back-up protection scheme for lines.     

从简化整定计算论线路的微机型继电保护装置

为简化整定计算,提出尽量减少微机型继电保护装置的定值数量及运行方式控制字,并给出了相应的有效措施。在220kV及以上电压等级线路用接地距离保护代替阶段式零序电流保护。并辅之以具有反时限特性的零序电流作为接地保护。介绍了普通反时限特性,并提供了缺乏反时限特性段或电压互感器断线时的电流、时间整定原则。在110kV及以下电压等级线路用相间距离保护代替电压电流保护和方向元件作为相间保护。为实现远后备保护功能。应配置过电流保护和负序电流保护。分析认为具有光纤通道的纵联电流差动全线速动保护是220kV及以上电压等级和35～110kV电压等级线路保护的发展方向。     

A service interruption free testing methodology for IEDs in IEC 61850-based substation automation systems

This paper presents a methodology for the testing of intelligent electronic devices (IEDs) in IEC 61850-based substation automation systems (SAS), without any service interruption to the end users, during the testing process. IEC 61850-based SAS provides opportunities for a new level of substation operation, enhancing operating efficiency, and protection reliability based on Ethernet-based communication networks. Due to these changes to the conventional substations, importance and dependency on IEDs is increasing rapidly. Frequency of faults occurring in the power systems is random in nature and is unpredictable. It is necessary to test and maintain the IEDs to ensure their proper operation at crucial times. This paper presents a novel methodology for testing the IEDs, without compromising the service reliability during the testing process. The proposed methodology exploits the inherit characteristics of IEC 61850 standard i.e. Network - based communication, interchangeability between multivendor IEDs, and engineering based on substation configuration language (SCL) files. The feasibility and robustness of the proposed method has been verified by performing several performance verification tests with different performance metrics.     

基于虚拟电流波形特征的母线保护原理

采样值差动保护直接对离散采样值进行差动判别,计算量小且动作迅速,但易受干扰影响,其可靠性需要深入研究。针对此现状,在研究采样值差动的基础上,提出了一种基于虚拟电流波形特征的母线保护原理。通过合并同时刻方向相同的各支路故障分量电流采样值,将多支路电流等效合成为2个虚拟电流,根据虚拟电流在母线不同运行状态下的波形特征差异,引入相关技术对其进行定量分析,利用多点相关度的大小和分布情况来区分母线区内外故障。理论分析和动模实验表明,该判据能快速可靠地切除母线故障,不受故障类型和区内故障流出电流的影响,并具有一定的电流互感器(TA)饱和识别能力。     

电力系统广域继电保护研究综述

分析了传统继电保护在保障电网安稳运行时存在的问题,对基于广域信息的继电保护研究涉及的主要内容进行了综述,包括:在线自适应整定、潮流转移识别、基于故障元件识别的广域后备保护.在线整定的目的是根据系统运行方式的变化,调整保护定值至最佳状态.计及的运行方式变化包括:电力设备投退、发电机出力与负荷变化等.潮流转移识别旨在防止传统后备保护的不适当动作引发电网连锁跳闸事故,主要方法有:支路开断前后输电断面的有功潮流比较、相邻支路电流比较.广域后备保护利用电网多点量测信息确定故障元件的具体位置,从根本上克服了传统后备保护整定复杂、可靠性低的问题.主要研究包括:基于传统主保护理论的故障识别算法、广域信息的容错性算法.最后,提出了以基于故障元件识别的广域后备保护为基础,构建面向智能电网的广域继电保护系统,并对其发展方向进行了展望.     

基于相邻变电站信息融合的广域后备保护系统

人工智能技术为广域后备保护容错性的研究提供了有力的技术平台。借助人工智能技术,文中提出了基于相邻变电站信息融合的广域后备保护算法,用于变电站集中式结构的后备保护。该保护系统收集所在变电站及相邻变电站内的各种主保护信息和后备保护信息,对获取的信息采取融合策略,构成遗传算法的适应度函数,通过遗传算法的最优搜索决策,纠正所在变电站内缺失或错误的信息。对IEEE 5机14节点系统的仿真结果表明,所提出的算法简单可行、可靠性高。