A Novel Single-Phase Adaptive Reclosure Scheme for Transmission Lines With Shunt Reactors

Single-phase adaptive reclosure (SPAR) schemes applied to transmission lines have been an effective method to improve the stability of power system. Attractive techniques have been proposed for SPAR schemes based on the tripped fault-phase voltage. But for transmission lines with shunt reactors, the voltage is so minor that the error of voltage transformer limits the applications of voltage-based SPAR schemes. To overcome this disadvantage, a new scheme using differential current between the calculated current based on transient fault model and the actual measured current from the fault phase of shunt reactor is proposed in this paper. The calculated current is obtained by using the transient fault model whether there is a transient or permanent fault. In the case of transient fault, the calculated current is close to the measured current due to the actual fault model being close to the calculated model. As for the permanent fault, the calculated current is quite different from the measured current. Therefore, the differential current of the fault phase can be employed to distinguish permanent fault from transient fault. At last, the Alternative Transients Program simulation results show that the developed algorithm can identify the permanent fault correctly and reliably, and is promised to be applied to SPAR for transmission lines with shunt reactors.      

高压直流输电系统中交流滤波器小组开关失灵保护研究

分析了交流滤波器小组开关失灵保护的特点。在某些特殊的故障方式下,流过交流滤波器小组开关的故障电流和正常运行时的负荷电流相差不大。如果仅采用相电流判据,将无法避免失灵保护误动或者拒动。针对单纯采用相电流判据的不足之处,本文提出增加零序电流、负序电流及电流变化量判据,以有效地避免保护误动或者拒动。     

Parametric analysis of the hybrid HVDC circuit breaker

The hybrid circuit breaker design offers a fast low-loss operation that can be of paramount importance for the development of future meshed HVDC systems. This paper summarizes the main results obtained from a parametric analysis based on a simplified representation of both the circuit breaker and the test system. The main goals are to investigate the operation of the new device when running as a fault-current limiter and find out the influence that some breaker and system parameters (e.g. prospective short-circuit current in the test system, operation time of the mechanical switch, cable length, fault position, rated voltage of arrester) can have on the overcurrents and overvoltages that will occur during breaker operation. The results derived from this study can be useful for choosing some breaker parameters and to lesser extent for improving the breaker design.     

Development of novel adaptive single-pole autoreclosure schemes for extra high voltage transmission systems using wavelet transform analysis

A novel wavelet transform analysis-based adaptive single-pole autoreclosure (SPAR) scheme of extra high voltage (EHV) transmission systems is presented in this paper. The discrete wavelet transform is adopted to analyse the fault transients caused by the secondary arc and permanent faults and the numerical results reveal that certain wavelet components can be effectively used to detect and identify the fault relevant characteristics in transmission systems. A threshold-based decision logic for the wavelet analysis coefficients is used to distinguish the transient and permanent faults, and in the case of a transient fault, to determine the secondary arc extinction time. The outcome of the study clearly indicates that the wavelet transform analysis technique can be used as an attractive and effective means of developing an adaptive autoreclosing scheme.     

混合无功补偿对特高压输电线路的影响机制研究

混合无功补偿（HRPC）由串联补偿（SC）和步进控制并联电抗器（SCSR）组成,将逐渐成为中国特高压输电系统中无功补偿的趋势。提出了UHV输电线路单相接地故障时二次电弧的一些新特性,针对应用HRPC的UHV交流系统在单相自动重合闸（SPAR）运行过程中产生二次电弧的特性进行了仿真。从理论上推导了HRPC对二次电弧电流的影响机制,并给出了仿真波形和傅立叶分析。详细研究了二次电弧电流、不同无功功率补偿度下电弧的燃弧时间、中性点电抗和接地故障位置之间的关系。最后,提出了一种改进的旁路断路器和SPAR的时序控制策略,该策略将为未来HRPC在UHV输电线路中的应用提供必要的理论依据和技术支持。     

基于负荷监测系统的配电网故障测寻方法

根据负荷监测系统实时采集的配电网杆上变压器(简称杆变)低压侧三相电压数值变化情况,对配电网中的故障部分进行分析定位。在发生单相断线故障时,通过对比分析配电馈线部分位置上的配电变压器低压侧三相电压数值判定单相断线发生的地点,进一步结合配电变压器绕组接线模式确定断线线路的相位信息。对于杆变内部故障引起的馈线开关跳闸、重合成功,通过该杆变的低压侧电压数值的有无判定故障原因和故障地点。对发生在松江电网实际故障的处理过程可以看出所提出方法在配电网故障处理中的正确性和有效性。     

基于恢复电压拍频特性的超高压SPAR优化策略

为弥补当前基于恢复电压阶段单相自适应重合闸(SPAR)故障识别可靠性低的缺陷,有必要探究一种SPAR优化算法,使得断路器在重合前准确识别故障状态,可靠重合于瞬时性故障。通过计算分析中性点小电抗电压和故障相端电压特性,对比两种故障状态下故障相端电压在恢复电压阶段的差异,选取中性点小电抗电压作为基准值,利用故障相端电压理论值与实测值之差比上中性点小电抗电压,考虑到故障相端电压存在拍频振荡误判区,将比值经过一个拍频周期的检测,只有当所有采样点处比值都大于1时,才确定为永久性故障;若检测到某采样点处比值小于1,则确定为瞬时性故障,结束检测,发出合闸指令。EMTP-ATP仿真数据表明,该优化策略可有效判别故障状态,并且不受故障位置和过渡电阻影响。     

220kV变电站GIS断路器短路典型事故分析

介绍了某220 kV变电站气体绝缘金属封闭开关设备(gas insulated metal enclose switchgear,GIS)断路器短路事故经过。通过对220 kVGIS短路事故后的故障录波、气体成分、断路器解体及出厂原始数据的综合分析,认为在出厂时的雷电冲击试验中的击穿、放电造成的断路器极间绝缘筒的缺陷是事故发生的主要原因。并通过事故过程的还原从另一角度验证了事故原因分析的正确性,并提出了相应的建议,同时为类似GIS故障的处理分析提供借鉴与参考。     

Adaptive noncommunication protection of double-circuit line systems

This paper presents a new technique for noncommunication protection of double-circuit lines. In the technique, the sequence and superimposed signals are used to detect the remote circuit breaker (CB) operation, from which it is to be determined whether a fault inside the protected section can be derived. Extensive simulation studies with respect to typical double-circuit transmission-line systems show that the proposed technique is able to rapidly and correctly determine whether a fault is inside the protected line section without the need for communication links.     

一台252kV SF6断路器合闸故障分析及处理

针对重庆电网中-相252 kV SF6断路器出现的合闸故障问题,结合现场运行数据,分析了故障的因为,电弧高温下SF6与水、灭弧室内材料及硅脂等发生化学反应,生成物进入密封组件内产生卡涩,对断路器本体的解体检修证实这一情况的发生.最后,就故障因为提出了在检修维护中应采取的措施及注意事项,避免同类问题重复发生影响电网系统的...     

一起高压断路器烧毁故障的综合分析

介绍了某变电站内35kV真空高压断路器在雷雨天气被烧毁的故障,通过对故障断路器进行外观检查及数据测量,并对故障录波图与保护动作记录进行详细分析,得出结论:断路器在断位时遭受雷击2次(或3次),真空灭弧室真空度、灭弧元件严重损坏导致最后一次开断失败,是造成事故的直接原因。高压断路器是电力系统中的关键设备,应从各方面保证其安全稳定运行。为避免该类事故再次发生,提出了对高压断路器的相应检修维护措施和建议(特别是雷电多发地区)。     

一起交流滤波器用断路器击穿事故分析

在高压直流输电系统中,由于交流滤波器用断路器投切频繁,工作环境恶劣,高压断路器开断电路后容易发生绝缘击穿故障。基于一起交流滤波器燃弧故障实例,简述了事故过程,分析了断路器处于正常工作阶段、击穿故障阶段、持续性燃弧熄弧阶段和完全击穿阶段等不同阶段时相应的滤波器支路电压电流特性,计算了断路器正常工作时电流谐波含量和总谐波畸变率。最后,通过分析各个阶段的电弧电压和电流动态变化录波波形以及现场断路器解体检查情况,总结了燃弧故障发生的原因,并提出相关建议,为交流滤波器用断路器的生产和运维检修提供了依据。     

断路器状态在线分析技术

为了解决传统的断路器离线检修方法不能准确了解其在工频电压下的工作状态的问题,在分析了解断路器操作机构原理的基础上,利用交流钳式TA测试其分、合闸时间;利用电压探头测试其动作过程中直流电源电压波形;利用直流TA测试其直流控制回路电流波形;用纵向比较法、横向比较法、标准图谱法分析直流回路电流图谱。分析表明不同的故障类型有它典型的故障图谱,比较所测故障图谱和标准图谱可较早发现断路器机构故障。某变电站应用此法实现了快速锁定故障目标,说明提出的断路器状态在线分析技术能够测试其开合闸时间和较好反映其运行状态。     

电流互感器位置与死区故障保护动作行为分析

文中对电流互感器（CT）在不同安装位置发生位于断路器与CT之间的故障进行了保护的动作行为分析。同时分析了死区故障时,断路器失灵保护和死区保护的动作逻辑,梳理了四川电网220 kV以上断路器CT安装位置的现状,并提出为了保障系统稳定应严格按照反事故措施要求将CT在断路器两侧布置的建议。     

超高压输电线路的潜供电弧频谱特性

超高压输电线路上潜供电弧的存在影响系统的稳定运行。为了对潜供电弧进行系统的研究,采用总谐波失真度来判断电弧的状态,首先应用ATPdraw软件建立潜供电弧的仿真模型,对不同合闸角下故障相电压和潜供电流进行仿真,然后分析其频谱特性和谐波含量,采用傅立叶算法分析得出总谐波失真度。仿真结果表明,在电源电压处于峰值时发生故障,潜供电弧最难熄灭,此时对绝缘造成的危害最大;故障相电压的总谐波失真度在每四分之一周期内随合闸角增大而减小,为利用故障相电压的谐波情况判断电弧状态提供了依据。分析谐波含量频谱特性对实际设计中选择绝缘材料和绝缘结构有一定的指导意义。     

AKR低压断路器故障的可靠性分析

叙述了AKR型低压空气断路器，这是一种技术比较先进，保护齐全，设计完整的电气设备，但在长期运行中因出现某些故障而不能及时排除，给维修带来困难。现将AKR断路器在运行中可能出现的一些常见故障和排除方法介绍给读者，以供参考。     

基于WLMS算法的高压断路器可控开断故障电流研究

可控开断故障电流能有效提高断路器的开断能力和延长其电寿命。断路器可控开断故障电流的关键是快速提取故障电流参数,准确预测开断过程中电弧熄灭时的故障电流零点,确定断路器触头最佳分离时刻。采用加权最小均方差算法WLMS实现对故障电流参数估计,运用F0假设检验方法提取故障电流初始相角,并采用自适应算法改变采样数据窗,从而快速预测故障电流零点。采用MATLAB建立高压断路器可控开断故障电流模型和故障录波数据,并对提出算法的性能进行了测试验证,测试结果表明,提出算法能够在故障发生后10 ms内准确地预测出电流过零点,并且估计的电流零点误差小于±1 ms。     

T型输电线路电弧故障测距时域方法研究

利用单端数据的输电线路故障测距算法 ,较难解决多端系统的故障定位问题 ,实际中一般采用多端数据进行测距。频域法故障测距精度易受时窗位置、直流衰减分量、过渡电阻非线性等因素影响 ,其频域算法的数据多取之于故障后第二周波。随着继电保护技术的发展 ,从故障发生到断路器动作的时间愈来愈短 ,故障后第二周波内断路器可能已动作 ,这将使频域算法失效。本文提出了T型输电线路故障测距时域新方法 ,该方法可采用故障后第二个半周波的数据 ,所有解算均在abc坐标中进行 ,测距无需判断故障类型 ,而且使用了最小二乘技术 ,从理论上保证了该测距算法具有较高的测距精度。     

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。     

具有重合闸功能的限流型混合式高压直流断路器

直流断路器是直流输电系统安全稳定运行的核心装备。提出了一种具有重合闸功能的限流型混合式高压直流断路器(current limiting hybrid high voltage DC circuit breaker with reclosing function,RFL-HDCCB)。RFL-HDCCB拓扑利用限流支路的对称性,既实现了双向故障电流分断功能,又能够完成重合闸功能。无论是瞬时性故障还是永久性故障,都能够实现重合闸功能,恢复系统正常供电。分阶段对RFL-HDCCB的工作原理进行研究分析,然后对RFL-HDCCB进行了参数设计,最后利用PSCAD软件搭建起了系统仿真模型进行验证。验证结果表明,所提出的高压直流断路器与传统断路器相比,不仅能有效降低故障电流的上升率,减少对避雷器的耗能要求,而且降低了机楲开关的分断压力,限流能力明显,体现了所提方案的合理性。