配电网单相接地保护的研究

为快速识别配电网单相接地故障,断开故障线路并发出故障跳闸信号,仿真分析了配电网单相接地故障时故障线路和正常线路的暂态零序功率的特点,应用小波包精细分析配电网单相接地故障后的暂态零序功率,提取反映故障线路的暂态零序功率特征频带和信号窗长度;以零序电压作为单相接地保护的启动条件,以线路在特征频带和固定时间窗口的暂态零序能量为保护动作判据,构成配电网单相接地的反时限保护。仿真分析表明该单相接地保护动作原理不受短路时刻、接地电弧电阻、线路长度等因素的影响,满足继电保护"四性"要求。     

小电阻接地系统零序电流Ⅱ段保护整定策略研究

小电阻接地系统发生接地故障时,各级零序电流保护动作切除接地故障,该故障电流包括短路电流和电容电流,在整定零序电流Ⅱ段保护定值时必须考虑电容电流对10 kV线路零序保护和主变低后备零序定值的影响.利用图示说明10 kV线路发生单相接地时电容电流和故障电流的流向,定性地计算10 kV线路发生单相接地时,线路零序保护和主变低后备零序电流保护获得的故障电流的大小,为主变低压侧零序电流Ⅱ段保护和10 kV线路零序电流Ⅱ段保护的定值配合提供参考数据.     

含分布式电源的小电阻接地系统分区域零序保护

小电阻接地系统中并网分布式电源的网侧中性点采用小电阻接地方式能够减小孤岛系统带故障运行时的过电压,也改变了原有小电阻接地系统的单相接地故障特征,导致现有的高阻接地故障保护方案不适用。文中分析了主网和分布式电源均采用中性点经小电阻接地的配电系统的单相接地故障特性,根据故障线路和非故障线路的零序电流幅值和相位特征将线路划分为两个区域,区域1为各中性点之间连接的线路,区域2为除各中性点连接线路以外的线路,并提出基于零序相位差动保护和零序电流幅值比保护的分区域零序保护方案。最后,利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,通过对低阻接地故障、线性高阻接地故障和非线性高阻接地故障进行仿真,验证了保护方案的正确性。     

考虑配电网分布式零序电流关系的单相接地故障定位

配电网单相接地时故障特征弱,难以用传统的行波测距或阻抗法进行精确定位。基于配电线路的分布参数模型,充分考虑单相接地故障稳定后的分布式量测信号关系,分析零序电流、线路参数与故障位置的内在联系。依据故障点前、后的故障电流信息构造故障定位函数,并利用多测点、多时刻的量测数据,构造故障定位矩阵。将求解故障定位矩阵转化成求解与之相对应的非线性方程组的最小二乘解,使用混沌粒子群算法在故障区段内搜索故障点,实现故障精确定位。在PSCAD/EMTDC中搭建典型10 kV城市配电网模型并模拟单相接地故障,测距结果表明了方法的有效性和可靠性。     

110kV线路零序电流保护误动原因分析及对策

徐州地区电网某220k V变电站一条110k V出线出口发生单相接地故障时导致多条110k V线路零序电流保护误动。故障线路单相接地时产生的零序电压造成该变电站其它非故障线路馈供的110k V变压器中性点放电间隙击穿,从而使非故障线路中流过反方向的零序短路电流是零序电流保护误动的原因。本文提出了110k V线路零序电流I、II保护增加方向元件,或者只使用零序电流末段保护的对策,并应用于徐州电网,取得了良好的运行效果。     

小电流接地系统单相接地故障分析

简述了小电流接地系统单相接地故障选线的意义和影响因素,详细分析了单相接地故障后小电流接地系统零序电流和零序电压的暂、稳态过程;建立了小电流接地系统单相接地故障的MATLAB仿真模型,仿真得到不同故障条件下各条线路的零序电流波形,分析了故障合闸角、过渡电阻和故障距离等因素对零序电流波形的影响。     

适用于平行双回线路的零序距离继电器研究

提出了适用于平行双回线路的零序距离继电器新判据.研究表明,当本回线路发生单相接地短路时,在通过公式计算得出的一特定值为正时,离保护安装处越远,本回线路零序电流与非故障线路零序电流相位差值越小;当另一回线发生单相接地短路时,离保护安装处越远,本回线路零序电流与故障线路零序电流相位差值越大,该值为负时则反之.因此可以利用双回线路中的零序电流相位差值的变化趋势来识别故障线路.由于采用零序电量作为判断依据,新方法具有受两侧电源角度的影响小,且受负荷、系统运行方式的因素影响小的特点.大量ATP仿真试验证明新方法对于双回线出现的单相接地故障, 具有足够的灵敏度.     

某35 kV配电系统单相接地故障分析及解决方案研究

对单相接地故障的电气特性进行分析,探讨故障造成的危害,对某工厂110kV变电站35 kV配电系统过电流保护动作跳闸故障进行详细的录波分析,确定跳闸原因为系统发生了单相接地故障,并基于故障零序电流特性提出零序电流保护来识别故障线路,同时提出接地变压器对零序电流呈低阻抗性也是一种良好的解决方案.     

基于零序电流-电压微分特性的小电阻接地系统单相接地故障保护原理

中性点经小电阻接地的系统适用于电缆居多的配电网,然而由于配网馈线所处环境复杂,造成了现有的基于零序电流阶段式的保护方案无法满足单相高阻接地故障快速、灵敏地检测需求.针对此现象,文中通过分析故障线路和非故障线路零序电流-零序电压的关系,寻求两者不同的故障特征,由此提出一种基于线路零序电流与母线零序电压微分值波形相似度的保护算法.所提保护算法通过对线路的零序电流和零序电压进行采样,并根据线路零序电流与母线零序电压微分值的波形相似度来判断线路是否发生单相接地故障,可大大提高单相高阻接地故障保护的灵敏度.通过PSCAD仿真测试验证了该算法的有效性.     

中性点非直接接地系统零序网络的相频特性

暂态零序分量是中性点非直接接地系统单相接地故障选线的主要研究对象。为了揭示暂态量分布的频域特性,以线路分布参数模型为基础,全面分析了发生单相接地故障后的零序网络相频特性。通过PSCAD仿真分析了单条线路的零序阻抗相频特性曲线,研究了不同的线路参数、出线长度、线路结构和分支线路等因素对其的影响;仿真分析了整个零序网络中各条出线的相频特性曲线,研究了接地方式对其相频特性的影响。分析表明:单相接地故障发生后,故障线路测量到的是所有健全线路组成的零序网络的相频特性,其特性取决于系统接地方式以及健全线路的相频特性;线路首容性频带并不是一成不变的,基于暂态零序信号的选线方法要能够自适应地寻找线路的首容性频带,提取频带内的暂态信息。并且要依据频带内各条线路电流之间或电压与电流之间的关系形成选线判据。     

基于故障分量的配电网接地选线技术的研究

配电线路一般不经过交叉换位,线路结构参数和负荷常常是不对称的,因此在正常运行时,系统中存在不平衡的零序电流。当正常运行零序电流较大时,可能“淹没”因为接地所引起的零序电流,增加了故障信息提取的难度,影响接地选线的准确性和可靠性,而零序电流故障分量既充分包含了接地的故障信息,又能有效排除系统正常零序电流的影响,在理论分析和故障仿真的基础上,提出了利用零序电流故障分量进行接地选线的原理,仿真计算说明利用零序电流故障分量进行接地选线具有更高的准确性和可靠性,不受系统结构参数和负荷不对称的影响,可以适用于中性点不同接地方式系统的接地选线。     

对输电线反时限零序电流保护选择性的分析

通过对接地故障零序电流分布的分析,讨论了特殊电网方式下输电线零序反时限电流保护不能保证选择性的问题。即在某些情况下,相邻线路中的零序电流不一定小于故障线中的零序电流。从而可能造成相邻线路反时限零序保护的误动,即使考虑相继动作也不能保证其选择性。作为零序保护简化的一种选择,宜在反时限特性中增加一段附加延时,将反时限零序保护作为接地距离保护的补充,用以反应高阻接地故障。     

基于小波包方法的配电网故障选线与仿真研究

配电网单相接地故障选线问题一直未能很好地解决。在分析配电网发生单相接地故障暂态特征基础上,对中性点经消弧线圈接地系统发生单相接地故障进行了仿真。介绍了一种利用小波包分解暂态零序电流的故障选线方法。该方法利用小波包对各条线路的暂态零序电流进行多层分解,按照能量最大的原则确定各线路暂态零序电流分布集中的特征频带,在征频带内进行幅值与极性综合比较选出故障线路。通过MATLAB仿真表明,该方法可以准确实现故障选线,具有较高的灵敏度,且不受过渡电阻、故障合闸角及电弧的影响。     

利用零序阻抗相频特性的谐振接地系统故障选线方法研究

充分利用故障暂态信息可有效提高谐振接地系统故障选线的准确率,提出一种利用零序阻抗相频特性差异的选线方案。谐振接地系统单相接地故障后零序阻抗具有一定特征,健全馈线零序阻抗在任意频段内均为容性;故障馈线零序阻抗在低频段内为感性,高频段内为容性。根据该特征构建不同频段下馈线零序阻抗角离散度分析法。分析可知健全馈线在不同频段下的零序阻抗角的离散度较小;故障馈线在不同频段下的零序阻抗角的离散度较高,尤其在高频与低频下的零序阻抗角差值接近180°,据此构建故障选线判据。仿真结果表明,该方法在高阻接地时依然有效,与传统选线方法相比,该方法进一步提高了选线准确率与可靠性。     

利用零序电流倍增特征的不接地系统故障选线

针对中性点不接地系统单相接地故障选线困难的问题,通过母线故障相接地故障转移与中性点接入小电阻的方式来增强故障信息从而选出故障线路。建立了故障转移阶段、并联电阻投入前后各个阶段的零序网络模型,分析了健全线路和故障线路各自的零序电流幅值的变化特征。在中性点小电阻投入、母线开关分闸前后各馈线零序电流幅值变化明显,健全线路零序电流在母线开关分闸后显著减小而故障线路零序电流增大。利用故障线路与健全线路的零序电流变化特征构建了不接地系统故障选线判据。大量的仿真计算验证了该方法对于不接地系统单相接地故障良好的适应性,有助于进一步提高故障选线准确率。     

基于负序电流判别的变压器差动保护零序电流自动补偿方法

对于星形/三角形(Y/d)连接组的变压器,形成差动量一般采用2种转角方式:Y侧电流移相转角(Y→d)和d侧电流移相转角(d→Y)以实现二次电流的幅值和相位校正.为了避免中性点直接接地侧外部单相接地短路时差动保护误动,2种转角方式都消去了差动电流中的零序分量,但因此降低了差动保护反应内部单相接地短路和匝间短路的灵敏度.直接利用中性点零序电流对差动电流进行自动补偿可以兼顾区内外接地短路时保护的可靠性与灵敏度,但实际上由于三相电流互感器(TA)与中性点零序TA的不同型问题,也可能导致差动保护的误动.研究表明,充分利用变压器各侧负序电流在区内外接地短路时的不同相位特征,可以对差动电流进行零序电流的自动补偿,既提高了区外接地短路时保护的可靠性,又保证了区内接地短路时保护的灵敏度不会降低.该方法无需增加额外的零序TA二次接线,也避免了零序TA极性校验问题.     

一起不同电压同杆双回线纵联零序保护动作分析

文中分析了一起500 kV和220 kV同杆并架线路,在500 kV线路末端发生故障时,220 kV线路纵联零序保护误动的原因,并从一般性原理上分析同杆架设双回路零序互感引起纵联零序保护误动的机理.分析表明在弱电耦合的情况下由于零序互感的存在,在相邻线路发生接地故障时,由于本线路两侧零序电压出现反相,使得纵联零序方向保护误判为线路内部故障,引起保护装置误动,为同类事故的分析提供了参考.     

同塔双回线纵向故障特征分析及零序方向保护改进

同塔双回线在发生不对称纵向故障时,由于负荷电流的转移,健全线路上会流过较大的不平衡电流,可能导致健全线路上带零序电压补偿的纵联零序方向元件误动。分析了同塔双回线纵向故障时零序、负序分量的特征,阐释了单相故障跳闸后健全线路上带零序电压补偿的零序方向保护误动的机理,并且提出了利用单回线负序分量信息的保护改进方法。在零序电流达到门槛值而零序电压不足时,引入负序电流门槛来判断是否启动零序电压补偿,并结合带负序电压补偿的负序方向元件来判断故障方向。仿真结果表明,所提方法在相邻线路发生不对称纵向故障时能有效闭锁本线路的方向保护,防止保护误动作;在本线路靠近对侧发生接地故障,本侧零序电压较低的情况下改进的零序方向保护有较高的灵敏度,能够可靠动作。     

小电阻接地配电网多回线故障分析与自适应零序电流保护

当小电阻接地配电网发生同母多回线接地故障时,每条馈线的零序电流相比于单回线故障时有较大差别,馈线零序电流保护可能不正确动作。为此,首先推导了发生多回线同名相单相接地与单回线单相接地故障时馈线零序电流间的关系,揭示了保护不正确动作机理。提出了考虑负荷且能适用于不同类型多回线接地故障的零序电流计算方法。基于实际变电站参数搭建RTDS仿真模型,分析了不同类型多回线接地故障对零序电流保护的影响。在此基础上,提出了自适应馈线零序电流保护方案,利用故障前电压等参数将发生多回线接地故障时的零序电流修正为发生单回线接地故障时的零序电流,在不改变原有保护定值的情况下使零序电流保护能够自主适应于不同类型的多回线接地故障。基于RTDS和自主研发的保护测控装置的测试结果表明,所提保护方案不受负荷电流的影响,能够在不同类型的多回线接地故障发生时正确动作,且能够提高馈线零序电流保护对过渡电阻的耐受能力。     

扩大单元接线发电机定子接地保护方案

指出现有定子接地保护应用于扩大单元接线方式发电机上的不足,提出基于零序方向元件的选择性定子接地保护方案。采用发电机机端零序电流、接地变压器二次侧电流以及发电机零序电压构造零序方向元件,零序方向元件的动作边界可灵活整定,能够准确判断发电机区内、区外单相接地故障。该方案已应用到微机型发电机保护装置中,现场模拟试验结果证明了该方案的有效性和可靠性。