配电网继电保护与FTU终端定值整定原则探讨

规范化的配电网馈线自动化线路定值整定及定值管理工作,能提高10 kV馈线自动化线路的运行管理水平,缩短配电线路故障停电时间。针对某地区配电网保护现状、配电线路成套设备布点原则,分析了一例FTU终端定值整定存在的问题,对配电网继电保护与FTU终端定值的配合提出部分思考与总结,以期为配电网的定值整定工作提供参考。     

考虑风力发电的配电网弱馈线路自适应电流保护

风力发电接入配电网后,配电线路的潮流及故障电流特征发生了改变,风力发电机故障后由于撬棒电路的投入导致风机的正、负序阻抗不再相等,使得以电源正、负序阻抗相等为前提的电流保护整定方案失去合理依据。通过对含风力发电的配电网弱馈线路不同位置发生两相相间短路和三相短路的故障特性进行研究,结合自适应保护的实时在线整定功能,引入含风力发电的电流Ⅰ段和Ⅱ段保护整定修正系数,改善了传统配电网电流保护的性能。最后,通过对含有风力发电的配电网弱馈线路进行仿真,验证了所提保护方案的有效性。     

含分布式电源的配电网自适应电流保护

针对分布式电源(distributed generation,DG)接入配电网对保护系统的影响问题,提出了一种新型的自适应电流保护的新方法。首先根据配电网系统的运行方式和拓扑结构,对保护装置背侧的DG网络进行等值变换,得到其戴维南等值模型;其后,当发生短路故障时,保护装置检测短路电流大于整定值时,先启动保护装置的启动元件,再立即向故障侧的相邻保护装置发出短路功率方向信号,同时接收对侧的短路功率方向信号,采用自适应电流整定值和通信技术相配合的方法,比较本保护装置和相邻保护装置的短路功率方向信号相同与否决定是否动作。该方案解决DG接入配电网后,原有配电网馈线电流保护的选择性、灵敏性、可靠性和保护范围都将受到严重影响的问题,保护全长线路,大大提高其安全可靠性。     

小级差需求下基于故障首半波比较的快速电流保护

基于时间级差配合的梯级电流保护受限于出口线路保护动作时间,为缩短保护研判时间,提升配电网多级配合能力,提出一种小级差需求下基于故障首半波比较的快速电流保护方法。对传统电流保护动作时间进行分析,采用整定值构建模板曲线,与故障电流采样值进行多点动态比较,基于有效值爬坡效应及采样值越限效应构建新的保护启动判据、考虑保护算法延迟及干扰点的影响构建新的动作判据,综合加快电流保护判别速度。利用PSCAD/EMTDC软件仿真验证了所提方法在不同类型故障、不同故障时刻、负荷突增、干扰影响等工况下的有效性,结果表明所提方法的动作时间不超过10 ms,有利于小级差更加灵活和可靠的整定。     

配电网多级保护技术及其应用

针对现有配电网保护动作选择性差以及小电流接地故障保护主要依靠人工拉路选线的问题,提出了配电网多级保护方案。相间短路采用出线开关(断路器)、支线开关与分界开关三级电流保护方式;通过提高出线Ⅰ段保护电流定值,减少越级跳闸率。小电流接地故障保护采用出线断路器与线路上分段开关、支线开关、分界开关多级配合的保护方案,快速就近切除永久性接地故障。在国网山东省电力公司泰安供电公司建立了多级保护示范工程,实际故障动作结果表明所提出的多级保护方案是技术上可行的,能够有效减小故障停电范围,提高供电安全性与可靠性。     

含分布式电源的配电网的故障保护问题的研究

当逆变型的分布式电源接入配电网后,不同故障点发生短路故障时,分布式电源的接入对短路故障电流产生影响。详细分析了当故障发生时原有的电流保护方案不能可靠动作切除故障的问题,逆变型的分布式电源接入使传统的自适应电流速断保护不能正确整定定值,保护方案失效,针对含IIDG接入的自适应电流速断保护方案做研究,分别分析两相短路故障和三相短路故障情况下自适应电流速断保护的正确整定定值,同时通过PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,对该保护方案进行仿真研究,验证了该保护方案的有效性。     

考虑LVRT的风电场馈线短路电流特性与保护整定计算

现行风电场汇集线路电流保护存在灵敏性高而选择性不足的问题,与风电并网的低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)控制不匹配。论文首先推导了撬棒投入期间双馈风机的短路电流计算公式,阐明了考虑LVRT的双馈风机的短路电流特性。然后利用IEC60909标准等效电源法推导了风电机组故障、馈线故障和馈线外部故障三类故障下的馈线短路电流计算公式,得到馈线短路电流与故障点位置、接入电网强度、公共连接点电压跌落程度等因素的关系,给出了馈线短路电流随着故障点位置、接入电网强度变化的曲线。基于上述理论分析最终提出了一种与LVRT配合的馈线电流保护整定方案,并根据模型仿真结果进行了整定计算实例分析。     

配电网分支线保护的配置与整定

为防止在配电网分支线路故障时引起变电站线路出口保护跳闸导致整条馈线停电,提高供电可靠性,分析了配电网分支线保护配置与整定的研究与应用现状,基于架空线路与电缆线路的不同特点、变电站线路出口保护的配置与整定情况以及分支线路的位置,提出了一种配电网分支线保护的配置方案;给出了该方案下断路器保护与熔断器保护的整定原则,其中断路器保护基于配电网线路短、级数多的特点对传统三段式电流保护进行了修改,熔断器保护考虑了交接电流与转移电流的影响。算例结果验证了该配置方案及其整定原则的可行性。     

10kV馈线继电保护实用整定方案

10 kV配电网的继电保护对于保证配电网的安全具有重要作用.针对10 kV配电网继电保护中存在的各级保护难以配合、无统一定值的问题,提出一种适用于10 kV馈线继电保护的整定方案,对变电站出口处、主干线分段开关及分支线处的保护定值与时间配合方式进行了规定,并对特殊线路的保护整定方案进行了调整,使得该方案能够适用于更普遍的配电网,提高了保护的可靠性与灵敏性.     

馈线自动化自适应快速保护控制方案

对于复杂配电网络,传统的馈线自动化故障处理模式存在短时停电范围扩大、非故障区段供电恢复时间较长等问题。为此,面向智能配电网提出一种馈线自动化自适应快速保护控制方案。在配电线路的每个开关处装设智能终端单元(smart terminal unit,STU),STU内配置过电流元件,相邻STU之间通过光纤以太网互相连接。STU实时检测本地电流及开关状态,同时与相邻的STU相互发送有关信息。根据本地和下游线路的电流信息及开关状态信息,可迅速定位故障区段,实现故障的快速切除及非故障区域的供电恢复。网络重构后,利用各STU间的信息交互,所提方案能够重新确定STU之间的上下游关系,并据此选择保护定值,实现配网的自适应保护。仿真分析说明了所提快速保护控制方案的有效性和可行性。     

采用自补偿复合电流判据的变电站长段动力电缆漏电监测方法

长期以来,变电站长段动力电缆漏电缺乏有效监测手段。基于对漏电电流变化特征以及现有监测方法局限性的分析,提出了一种采用自补偿复合电流判据的变电站交流系统长段动力电缆漏电监测方法。该方法通过引入动力电缆两端剩余电流和单相电流信息,构建由稳态剩余电流判据、剩余电流增量判据、稳态剩余电流差动判据、单相剩余电流差动判据相结合的复合判据,实现对长段电缆不对称漏电、三相漏电的可靠辨识。仿真计算和现场实践结果表明,所提方法能够有效监测交流系统长段动力电缆各种漏电故障,提升站内交流系统智能运维水平。     

考虑电容电流影响的广域电流差动保护

为避免广域电流差动保护受电容电流影响而误动的情况发生,通过对传统电流差动保护进行改进,提出一种不受电容电流影响的广域电流差动保护算法。利用微分方程计算出各线路上的电容电流,采用修正的差动电流对暂态和稳态电容电流进行有效补偿,即在传统差动电流基础上减去计算出的电容电流以使电流差动保护不再受电容电流的影响。利用PSCAD仿真实验将改进的广域电流差动保护与传统原理的电流差动保护进行了比较。结果表明,该保护不受电容电流影响,外部故障时可靠不动作,验证了此保护算法的可行性和有效性。     

基于母线电流传感器的相电流重构方法

针对使用三相电压源型逆变器的直流母线电流传感器信息,重构电机相电流方法中存在非可测量区域的问题,在分析相电流重构基本原则和现有脉冲宽度调制(PWM)信号修整方法的基础上,提出了通过平移桥臂开关状态波形来修整PWM信号的方法,该方法不增加功率器件的开关损耗,且满足非零电压空间矢量最小作用时间的要求.应用空间电压矢量分析方法证明了修整后的PWM信号在一个开关周期内不改变参考电压的幅值及相位,从而保证了电机相电流具有低的谐波畸变率.以交流永磁电机驱动系统为例进行了实验研究,结果表明采用该方法在稳态和瞬态的情况下都能够精确重构电机相电流.     

330 kV电流互感器电流异常故障分析

电流互感器是330 kV超高压电网中最重要的测量设备之一,其将系统中的大电流变换为仪表可直接测量的小电流,用于电能计量和保护控制.电流异常是较为常见的电流互感器故障,通过电流互感器的结构剖析分析了可能引起电流异常的原因,研究了因绝缘中出现分流通路导致二次电流偏小的机理.介绍了一起电流互感器电流异常故障的发现、检查和试验过程,研究了环氧浇注质量不良导致故障的原因,并最后提出了类似故障的防范措施和质量改进建议.     

基于单电流传感器的改进相电流重构技术

在电机闭环控制过程中,电流传感器故障、不同电流传感器的不一致性等因素可能导致系统失稳。为提高系统的容错能力,减小故障对控制系统稳定性的影响,提出一种基于单电流传感器的改进相电流重构技术。通过移动脉宽调制的脉冲矢量来消除母线电流采样盲区,进而通过母线电流重构获得三相电流。相比于传统电流重构方法,所提改进方法重构的电流更接近真实电流值,能够减小电流总谐波,降低电磁转矩脉动,提升系统的稳态性能。通过仿真和实验对比2种重构方法,证明了所提改进方法的优势。结果表明所提改进方法能有效实现电流重构,提升系统稳态性能。     

电流比较仪检定电流互感器的技术探讨

针对BL2-2型0．002级电流比较仪高精度的特殊性,提出在检定中的注意事项,并分析了为保证检定的准确性需选配合适容量升流器。     

Realization of a multiport gyrator using current mirror circuits

A current‐mode signal processing circuit is quite attractive for low supply voltage operation and high‐frequency application. A current‐mode continuous‐time filter consists of simple bipolar current mirrors and capacitors, and are quite suitable for monolithic integration. In this paper, we propose a design for a multiport gyrator using current mirror circuits. Using the multiport gyrator and capacitors, we can simulate passive LC filters. The tuning of the filter frequency can be achieved by adjusting the current of a single dc current course. As examples, third‐ and fifth‐order low‐pass filters are designed for frequencies of 20 to 80 MHz, and SPICE simulation results are shown to demonstrate the effectiveness of the proposed method. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 139(4): 41–47, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.1167     

Studies of characteristics and design of superconducting fault current limiter with adjustable trigger current level in current limiting operation

Superconducting fault current limiters (SCFCLs) are expected to improve not only reliability but also stability of power systems. To introduce an SCFCL in a power system, various specifications such as trigger current level, impedance in current limiting operation, recovery time, and so on are necessary. Fault analyses point out that accuracy of the trigger current level is necessary. Therefore, an SCFCL of a transformer type with adjustable trigger current level was proposed and manufactured. Using the trial SCFCL, adjustability of the trigger current level was confirmed. It is found that the SCFCL has good limiting and recovery characteristics. In this paper, characteristics of the SCFCL are considered from a design point of view. Most of the specifications necessary for design depend on the characteristics in current limiting operation. Therefore, the characteristics of the SCFCL in current limiting operation are discussed. It is shown that this kind of SCFCL has good property for easy design, and its design principle is summarized. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 141(3): 30–38, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10054     

Influence of output power out of a synchronous generator installed in a customer system on current limiting effects due to a fault current limiter

In this paper, it was assumed that a synchronous generator in a customer system was connected to a distribution system via the fault current limiter (FCL). We theoretically investigated the influence of the output power of the generator on the limiting effect of the fault current when a three‐phase short‐circuit fault occurs. It was shown that the fault current out of the customer system, limited by the FCL, rises with the output power of the generator. It was found that the larger the output, the higher the fault current at the fault point is when the limiting resistance is less than 15 Ω in the case of the resistive‐type FCL. On the other hand, the fault current at the fault point decreases with an increase in the output power for a limiting resistance more than 15 Ω. In contrast, it was found that the suppressing effect on the fault current at the fault point due to the inductive‐type FCL hardly depends on the output power. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 148(3): 15–24, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10357     

电容电流对线路纵联差动保护整定计算的影响

分析了输电线路电容电流存在的原因以及对线路纵联差动保护的影响,并针对电容电流的影响,分析比较了2种补偿方案以及在整定计算中需要注意的问题。