带并联电抗器的交流特高压输电线路单相自适应重合闸故障识别方法

为使单相自适应重合闸避免重合于永久性故障,需对线路故障类型进行准确的识别。笔者针对带并联电抗器的交流特高压输电线路,计算瞬时性故障与永久性故障时中性点小电抗电压与故障线路端电压幅值比,分析发现,两种故障情况下其比值明显不同,因此利用中性点小电抗与故障线路端电压幅值比为判据,可准确判别瞬时性与永久性故障。大量ATP/EMTP仿真结果表明,该方法可以有效识别不同故障类型,且判别方法简单可靠性高。     

750 kV输电线路保护与单相重合闸动作的研究

阐述了750 kV输电线路的电容效应、互感效应以及合闸过电压的问题,指出单相接地故障时若采用三相重合闸将不可避免地产生较高过电压.指出了750 kV输电线单相重合闸的应用前提是避免并联电抗器补偿给单相重合闸可能带来的谐振过电压问题,分析并提出了并联电抗器中性点小电抗的正确取值范围.针对并联电抗与线路电容之间的电磁振荡对故障断开相恢复电压的影响,研究了单相瞬时性故障恢复电压的拍频振荡特点,并提出了750 kV输电线路的单相重合闸方案与重合过电压的抑制方法.     

750 kV输电线路保护与单相重合闸动作的研究

阐述了750kV输电线路的电容效应、互感效应以及合闸过电压的问题，指出单相接地故障时若采用三相重合闸将不可避免地产生较高过电压。指出了750kV输电线单相重合闸的应用前提是避免并联电抗器补偿给单相重合闸可能带来的谐振过电压问题，分析并提出了并联电抗器中性点小电抗的正确取值范围。针对并联电抗与线路电容之间的电磁振荡对故障断开相恢复电压的影响，研究了单相瞬时性故障恢复电压的拍频振荡特点，并提出了750kV输电线路的单相重合闸方案与重合过电压的抑制方法。     

带并联电抗器的线路单相自适应重合闸故障判别原理

针对带并联电抗器的超高压输电线路,研究了故障后线路断开相并联电抗器与中性点小电抗上的电压特性,发现在永久性故障时,无论是金属性接地还是经过渡电阻接地,断开相并联电抗器上电压与中性点小电抗上电压的比值总是大于瞬时性故障时两者的电压比值。基于上述结论,提出了超高压带并联电抗器输电线路单相自适应重合闸故障的电压判别方法。理论分析和EMTP仿真表明,该判别方法简单、有效,能可靠实现超高压输电线路上的单相自适应重合闸。     

基于积分比分布的单相接地故障熄弧时刻识别策略

现有自适应重合闸在识别出瞬时性故障后普遍经过固有延时合闸,忽视了故障点电弧熄灭与否,为进一步提高重合闸的自适应能力,有必要对故障熄弧时刻进行识别。通过计算分析超高压线路接地点熄弧前后故障相端电压特性,对比发生瞬时性故障时故障相端电压绝对值函数在二次电弧阶段和恢复电压阶段的差异,发现二次电弧阶段绝对值函数的积分在相邻时间窗内大小始终不变,积分比约为1,而恢复电压阶段初期相邻时间窗内的积分存在显著差异,其积分比出现较为明显的突变。通过设定上下阈值,将故障相端电压绝对值函数积分比作为熄弧时刻识别判据,若积分比连续5次超过所设阈值,则判断故障熄弧。大量EMTP-ATP仿真表明,该判据能可靠识别熄弧时刻,且不受并联补偿度、故障位置以及过渡电阻影响,具有较强的自适应性。     

750kV及特高压输电线路抑制潜供电弧的方法

为使单相自动重合闸在750kV及特高压输电线路瞬时性故障后可靠重合，必须限制潜供电流和恢复电压。基于一个750kV双端电源供电系统模型，对2种熄灭潜供电弧的方法——使用快速接地开关和并联电抗器中性点接小电抗，采用ATP仿真软件进行了潜供电流及恢复电压的计算，分析比较了2种方法的优缺点。依据仿真数据得出，并联电抗器中性点接小电抗的方法降低潜供电流及恢复电压的效果优于前者。同时针对特高压线路采用单相自动重合闸的优势，提出了并联电抗器中性点小电抗的正确取值范围，从而达到抑制谐振过电压、加速潜供电流熄灭，成功实现单相重合闸的目的。     

带并联电抗器的超/特高压输电线路单相故障特性研究

采用单相重合闸技术有利于提高输电系统的可靠性和安全性,避免重合于永久性故障以减小二次短路冲击具有现实意义。文中对带并联补偿电抗器线路在恢复电压阶段的端电压和电抗器电流特性进行了理论分析,端电压和电抗器电流由于存在工频和自由分量而存在明显的拍频特性。仿真结果表明,瞬时性故障时故障相端电压和电抗器电流包含幅值较大的工频和自由分量,而永久性故障时仅有工频分量;且并联电抗器电流在相间电容高补偿时相对于端电压仍具有较高的测量精度。     

特高压交流输电线路潜供电弧的抑制措施

为限制潜供电流和恢复电压值从而使特高压输电线路发生瞬时性故障后单相自动重合闸能可靠重合,利用电磁暂态仿真程序ATP/EMTP,计算了在加装快速接地开关（high speed grounding switch,HSGS）和中性点小电抗2种方式下浙北—上海特高压交流同塔双回输电线路产生的潜供电流和恢复电压,并对计算结果进行了分析。结果表明这2种方法都能有效抑制潜供电流和恢复电压,但加装快速接地开关（HSGS）多用于输电线路不完全换位且短输电线路;中性点小电抗适用于全线均匀换位运行方式的输电线路;中性点小电抗的最佳取值为500mH。     

1000kV特高压交流试验示范工程单相重合闸研究

对长治—南阳—荆门1000kV特高压交流试验示范工程采用单相重合闸后的潜供电流、重合闸时间、过电压等问题进行了研究。通过仿真计算得到了特高压试验示范工程潜供电流和恢复电压水平,在此基础上对重合闸时间进行了分析,提出了特高压试验示范工程单相重合闸的时间应不低于0.6s。此外对重合闸过程中的清除接地故障过电压、重合闸过电压以及中性点小电抗的过电压问题也进行了分析,操作过电压水平均在允许范围内,中性点小电抗绝缘水平也满足重合闸要求。研究结果与系统调试结果相符。     

利用中性点电抗器实现高压输电线单相自适应重合闸

对带并联电抗器和中性点电抗器的超高压输电线,为了避免重合于永久性故障,在单相重合闸之前合上中性点电抗器与地之间装设的接地开关S,根据断开相电压值可以有效地判别线路故障的性质和绝缘水平,防止重合于故障线路.通过设定被短接电抗的百分比或者经过阻尼电阻短接部分电抗可以控制断开相振荡电压水平,防止断开相过电压.ATP-EMTP暂态仿真结果表明:如果是瞬时性故障,只要两侧中性点电抗器开关S的动作时间差小于30 ms,或者后合一侧的中性点电抗器开关S在电压振荡幅值最低时刻附近合上,断开相电压值可以振荡到额定电压的水平,单相重合闸可以成功;反之,若断开相电压值保持在很低的水平,则必然是永久性故障.     

Rebuilding of three-phase load voltage during single-phase auto reclosing in medium voltage distribution lines

Most faults in medium voltage (MV) distribution lines are temporary single line to ground (LG) faults. Single-phase auto reclosing (SPAR) may be used to remove the LG fault producing highly unbalanced and low voltage across the load during the reclosure dead time. The negative sequence voltage produced may cause severe over heating in three-phase induction motors. It is proposed to connect a zigzag winding grounding transformer at the remotest load bus to rebuild the three-phase voltage during the SPAR dead time. The zigzag transformer neutral should remain disconnected from the ground during normal operation.     

基于电压相位波动特征的单相永久性故障识别方法

研究了带并联电抗器的超高压输电线路发生单相接地故障时跳开相电压的自由振荡分量频率的影响因素,分析了带并联电抗器的超高压输电线路发生单相接地故障时跳开相电压的相位特征,揭示了恢复电压相位周期性波动的原因,并考虑了傅氏算法处理含非基频量信号时的误差对跳开相电压相位计算的影响。引入健全相电压相量和作为极化电压,以极化电压为基准区分发生瞬时性故障与永久性故障时的跳开相电压相位,提出了识别永久性故障的跳开相电压相位波动判据。EMTP仿真结果表明,该判据计算简单,判定准确,且不受过渡电阻影响,可有效适用于带并联电抗器的输电线路单相故障性质的识别。     

三相不对称输电线路单相自适应重合闸的研究

针对某些情况下故障性质判别灵敏度不足的问题,提出了三相不对称输电线路单相自适应重合闸故障性质判别方法。建立了三相不对称输电线路等效电路,推导了断开相恢复电压的计算公式,分析了不同故障性质情况下影响恢复电压幅值大小的因素。研究表明恢复电压幅值受故障性质、潮流方向和大小、故障相别及故障位置的影响。据此提出了新的故障性质判别方法,不同情况下采用相应的判别门槛值。EMTP仿真结果验证了该方法的正确性和有效性,能够提高重合闸成功率。     

带并联电抗器输电线路拍频电流幅值分析

目前在自适应单相重合闸中缺乏对拍频电流表达式、拍频电流是否一定存在及其幅值范围的研究。单相瞬时性故障消失后,拍频电流不存在或过小,都会影响重合闸判定的可靠性。拍频电流受健全相电压和故障消失后线路中元器件初始状态的影响,采用叠加原理得到完整的拍频电流表达式;通过分析表达式得出最小拍频电流及其出现的条件,分析出拍频电流为零属于小概率事件;拍频电流受故障时刻、故障持续时间、电弧电阻、电源相角差及故障位置等共同影响,使得不同工况下的拍频电流差异明显,若幅值过小,将会影响重合闸判定的可靠性。文中利用正交实验的方法给出某500kV输电线路拍频电流幅值大小的范围,证明了在工程实践中可以用拍频电流实现自适应重合闸。     

并联电抗器中性点小电抗的选择及其对单相自适应重合闸的影响

根据单端带并补的输电线路模型,推导了最佳中性点电抗器的取值,以达到对相间电容进行完全补偿并在瞬时性故障时快速熄弧的目的。同时,建立了线路瞬时性故障时的一、二次电弧模型,并在ATP/EMTP中进行了500 kV输电线路瞬时性故障的仿真,仿真包括了输电线路进行导线换位和不换位2种情况,明确了不同中性点电抗器的选择对熄弧时间、潜供电流、恢复电压的影响。由仿真分析发现了传统基于电压幅值、电压畸变的单相自适应重合闸判据的不足。指出自适应重合闸判据应适应线路导线有无换位、有无并补、有无中性点电抗器及中性点电抗器取值大小等情况,从而达到在瞬时性故障时断路器在最佳时间快速重合、永久性故障时不重合的目的。     

输电线路单相瞬时性故障的判别研究

对两端均不带并联电抗器的输电线路,当发生瞬时性和永久性这两种不同性质的故障时,断开相端电压的有效值和相角都存在较明显的区别。本文在对故障后电路进行较精确分析计算的基础上,提出了一种基于电压有效值和相角的综合判据。仿真实验验证该判据能可靠区分瞬时性故障和永久性故障,并且有较高的灵敏度。     

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.      

重合时序对交直流混联输电系统暂态稳定裕度的影响

单相重合闸技术可以提高供电可靠性,但合于永久故障时是对系统的又一次冲击,因此研究重合的时序对系统暂态稳定裕度的影响是十分必要的。文中以南方电网2005年丰大运行方式下安顺—天生桥500 kV线路发生单相接地短路为例,在未有效区分永久故障和瞬时故障的前提下,以FASTEST为仿真工具,考查了重合闸时序对系统暂态稳定裕度的影响。仿真研究表明,改变线路两侧轮流投入无压检定的做法,由线路非故障侧投入无压检定首先重合,不仅可以较大幅度地提高系统暂态功角、电压和频率稳定裕度,也可以改善2次切断短路电流的断路器的工作条件。并提出了一种与故障测距算法相结合的在线修正线路两侧投入重合闸顺序的方案,以期减少重合于永久故障时对系统的再次冲击,提高系统的暂态稳定性。     

500 kV自耦变压器中性点加装小电抗的设计及选型方法

500kV自耦变压器中性点经小电抗接地是限制电网短路电流的有效手段。利用EMTPE对主变压器中性点接入小电抗后的过电压及绝缘配合进行研究。通过计算正常运行下中性点小电抗的工频及操作过电压水平,以及系统接地故障、合闸及重合闸等操作时小电抗上的操作过电压和暂态电流,确定了主变压器中性点MOA的参数配置,并总结了加装主变压器中性点小电抗的选型方法。     

新型同杆双回线自适应重合闸方案研究

提出了新的可用于同杆并架双回线的自适应重合闸方案,并在此基础上给出了新的同杆并架双回线保护配置方案。对于带并联补偿电抗器的输电线路发生瞬时性故障后断开相电压存在拍频现象,电压频率基本为低频分量;发生永久性故障后,断开相电压主要为健全相感应电压,为工频分量。对故障相恢复电压进行步长为20ms的差分,瞬时性故障时差分后的电压幅值较大,而永久性故障差分后电压幅值基本为零。通过比较差分电压的幅值,能很好地区分瞬时和永久性故障。另外,从可靠性出发,提出了幅值判据和相位判据相结合的方案,综合利用了幅值判据和相位判据的优势。新的幅值和相位相结合的判据,能够很好地适用于不带并联电抗器的线路,一端或者两端带并联电抗器的线路。大量EMTP和RTDS数字仿真实验表明该方案具有很强的可行性和工程应用价值。