电力系统的集成保护

通过介绍一种新颖的配电网保护方案来阐述集成保护的优越性。这个基于暂态极性方向比较的保护方案以伴随故障出现的暂态电流信号的检测和处理为基础,在配电网的各个变电站安装有专门设计的保护继电器,继电器的暂态检测单元检测故障生成的故障分量电信号,并将暂态极性识别算法应用于叠加故障分量信号上,判断信号的极性。通过对来自连接到变电站的所有线路的信号极性进行比较,可以确定出故障的方向。通过处理来自各变电站的方向信息,判别出实际的故障线路,从而实现电网的集成保护。     

电力系统的集成保护

通过介绍一种新颖的配电网保护方案来阐述集成保护的优越性.这个基于暂态极性方向比较的保护方案以伴随故障出现的暂态电流信号的检测和处理为基础,在配电网的各个变电站安装有专门设计的保护继电器,继电器的暂态检测单元检测故障生成的故障分量电信号,并将暂态极性识别算法应用于叠加故障分量信号上,判断信号的极性.通过对来自连接到变电站的所有线路的信号极性进行比较,可以确定出故障的方向.通过处理来自各变电站的方向信息,判别出实际的故障线路,从而实现电网的集成保护.     

基于母线关联出线暂态频谱信息的UPFC线路纵联保护

统一潮流控制器(UPFC)作为新一代柔性交流输电系统元件在输电线路中逐渐应用,需要对含UPFC线路的保护原理进行深入研究。通过分析UPFC对线路故障暂态影响,得出高频分量经其串联侧时发生严重衰减,使仅利用单端暂态量的保护可靠性下降。分析母线关联出线的故障暂态特征可知,同一母线的故障侧线路与非故障侧线路的电流频谱分布存在明显差异。通过采用小波能量熵提取母线各出线暂态信息,提出一种适用于含UPFC线路的方向纵联保护方案。仿真结果表明,该方案可准确识别区内、外故障及母线故障,在不同过渡电阻、故障初始角等故障情况下,均具有较好的灵敏性和可靠性。     

基于小波分析的特高压直流输电线路双端电压暂态保护

分析云广直流输电线路和边界的频率特性,结果表明当故障发生点与保护安装点的距离大于一定值时,线路对某频率的高频信号衰减作用将大于本侧边界对该频率高频信号的衰减作用,据此提出用保护元件区分对端区内外故障的特高压直流线路暂态保护原理。分析和仿真试验表明该暂态保护原理能够保护线路的全长。通过比较两端检测到的故障暂态信号,判断故障位置更靠近整流侧还是逆变侧;对检测到的对端故障电压暂态信号进行多尺度小波变换,利用高频段小波能量与低频段小波能量不同构造区内外故障判据;根据故障后两极线上暂态电压之间的差异构造故障选极判据。仿真结果表明所提方法具有良好的反映过渡电阻的能力。     

一种输电线路超高速方向保护方法

通过深入分析故障暂态电流在超高压母线系统中的传播特性、故障初始角与暂态电阻对故障高频暂态电流能量影响,首先将母线两侧故障高频暂态电流的能量作差,然后将故障高频暂态电流能量差按照故障初始角与暂态电阻进行归算,利用归算后的故障高频暂态电流能量差可以准确判断故障方向。根据线路两端的方向判断结果便可准确判断被保护线路是否故障。该保护方法消除了故障初始角与暂态电阻对暂态保护的影响,具有高可靠性和灵敏度。在三相500k V电力系统中,考虑各种典型故障情况,使用ATPDraw对该算法进行了大量仿真分析。仿真结果表明,应用该算法实现超高输电线路的超高速保护是可行的。     

基于形态学的特高压直流输电线路单端电流方向暂态保护

提出一种基于形态学的特高压直流输电线路单端电流方向暂态保护方法,根据故障电流行波方向判定故障发生在本侧区外,或者本侧区内/对侧区外,根据边界及线路对高频信号的衰减特性判定故障发生在本侧区内还是对侧区外。利用整流侧保护安装处获取的故障暂态电流信号结合多分辨形态梯度(MMG)变换,提取电流信号在突变点的极性,提出电流方向元件原理及判据。对整流侧保护安装处检测到的暂态信号进行形态谱运算,并将形态谱归一化后的值转换到频域,通过比较在频域内的形态谱判断故障在对侧区外还是本侧区内。仿真结果表明所提方法能准确区分本侧区外、本侧区内和对侧区外故障,实现特高压直流输电线路全线保护。     

基于数学形态学的暂态行波方向保护研究

以往的行波方向保护只对暂态电压或电流中的一种进行信号处理,因此失去了另一电气量的信息,有时会引起方向保护的误判。就此,本文提出了一种新型线路保护方案,利用数学形态学提取线路故障时保护测量点的暂态电压、电流的特征量,并对二者的波形进行比较,根据其初始波头极性对线路的区内、区外故障做出准确、快速的判断。采用ATP对各种类型故障所做的仿真计算验证了所提出的保护原理的正确性和有效性。     

基于暂态电流谱能量的母线保护新原理

提出了一种基于故障暂态电流的母线保护新原理。利用小波变换提取母线上各回路故障暂态电流高频分量，通过比较各暂态高频电流在一定时窗内的谱能量实现母线内、外部故障的快速、可靠判别，从根本上避免了电流互感器饱和问题的影响；结合一个半断路器母线接线方式，给出了相应的母线保护方案；通过ATP-EMTP对实际电网的大量仿真计算，验证了所提出原理的正确性和有效性。     

基于FEEMD与TEO的贯通式AT同相牵引供电系统牵引网单端功率方向保护

根据牵引网线路边界对高频暂态量的衰减作用,提出一种基于快速总体平均经验模式分解（FEEMD）和Teager能量算子（TEO）的贯通式自耦变压器(AT)同相牵引供电系统牵引网单端功率方向保护方法。求采集到的电压电流信号故障发生时的瞬时功率,并对暂态功率进行Teager变换求得TEO波形突变点的极性来作为方向判据,判别是正向故障或反向故障;若为正向故障（区内或对侧区外）,再对故障暂态电流信号进行FEEMD分解,提取故障信号的固有模态函数1（IMF1）分量,再对IMF1分量进行TEO变换,求出高频暂态电流信号的TEO谱瞬时值,然后求取其绝对值并求和,进而判断故障位于区内还是对侧区外。最终通过PSCAD/EMTDC仿真软件搭建贯通式AT同相牵引供电系统模型,在不同故障条件下进行大量仿真提取数据,仿真结果证明本方案能够有效区分区内外故障,保护牵引网线路全长。     

基于暂态电流谱能量的母线保护新原理

提出了一种基于故障暂态电流的母线保护新原理。利用小波变换提取母线上各回路故障暂 态电流高频分量,通过比较各暂态高频电流在一定时窗内的谱能量实现母线内、外部故障的快速、 可靠判别,从根本上避免了电流互感器饱和问题的影响;结合一个半断路器母线接线方式,给出了 相应的母线保护方案;通过ATP-EMTP对实际电网的大量仿真计算,验证了所提出原理的正确性 和有效性。     

输电线路的集成全频域保护

回顾了暂态保护和集成保护的发展历程,提出了一种集成全频域保护方案。该保护方案整合了传统的工频量保护算法和暂态量保护算法,将基于工频量和暂态量的保护算法分为单端保护、双端或多端保护和后备保护三个算法组。单端保护组包括基于工频量的常规距离保护和基于高频暂态量的边界和位置保护,它们基于本地单端电气量实现速动保护;双端或多端保护组由常规的差动保护和基于时间同步的暂态保护组成,它们都由连接线路两端之间的通信通道支持;后备保护组包括常规的方向保护和基于极性比较的暂态保护。最后,对全频域保护技术应用于超长距离半波长输电线的保护方案设计作了研究。     

Positional protection of transmission systems using GlobalPositioning System

This paper presents a new technique for the protection of power transmission systems by using the Global Positioning System (GPS) and fault generated transients. In the scheme, the relay contains a fault transient detection system together with a communication unit, which is connected to the power line through the high voltage coupling capacitors of the CVT. Relays are installed at each busbar in a transmission network. These detect the fault generated high frequency voltage transient signals and record the time instant corresponding to when the initial travelling wave generated by the fault arrives at that busbar. The communication unit is used to transmit and receive coded digital signals of the local information to and from the associated relay(s) in the system. At each substation, the relays determine the location of the fault by comparing the GPS time stamps measured locally with those received from the adjacent substations. Extensive simulation studies presented in the paper demonstrate the feasibility of the scheme     

新型暂态行波幅值比较式超高速方向保护

针对传统行波保护可靠性低这一缺点,提出一种基于暂态行波幅值比较的新型超高速线路保护方案。该方案基于故障发生后一段时间内,正向行波幅值积分与反向行波幅值积分的比值来确定故障方向。若线路两端保护的判断结果均为正向故障,保护将发出跳闸命令。该文对保护的原理判据和影响行波方向保护的主要因素分别进行了仿真分析,PSCAD/EMTDC仿真结果表明,所提方案能够快速、可靠地识别线路区内外故障,其性能基本不受故障电阻、故障时刻、母线或线路接线方式等的影响,该保护原理清晰,实现简单,具有良好的工程应用前景。     

Integrated protection based on multifrequencydomain information for UHVhalf-wavelength AC transmission line

Half-wavelength AC Transmission (HWACT) can improve capability of AC transmission significantly. According to the basic principle of HWACT, the electromagnetic transient model of HWACT is built to analyze the fault transient process of transmission line. Based on fault characteristics of HWACT, the adaptability of traditional protections for transmission lines is analyzed briefly, such as current differential protection, distance protection and over current protection. In order to solve the problems of conventional protection caused by HWACT, a novel integrated protection based on multi-frequency domain information is proposed in this paper, which uses both the power frequency information and transient information. The integrated protection based on multi-frequency domain information takes advantages of power frequency and transient protections, which can not only improve the performance of traditional protection of AC transmission line but also realize fast fault judgment by transient travelling wave protection.     

基于电流故障分量比相法的变压器后备保护

针对传统变压器高压侧后备保护在低压侧发生故障时灵敏度不足的问题．文中提出了一种基于电流故障分量比相法的变压器后备保护方案。方案以信息集成为基础,利用集成保护信息冗余的特点,通过比较各侧变压器和线路的电流故障分量相位,判断其故障位置。方案不但提高了后备保护的灵敏性,而且缩短了后备保护的动作时间。经simulink仿真,证明了方案的可行性。     

Integrated protection based on multifrequency domain information for UHV half-wavelength AC transmission line

Half-wavelength AC Transmission (HWACT) can improve capability of AC transmission significantly. According to the basic principle of HWACT, the electromagnetic transient model of HWACT is built to analyze the fault transient process of transmission line. Based on fault characteristics of HWACT, the adaptability of traditional protections for transmission lines is analyzed briefly, such as current differential protection, distance protection and over current protection. In order to solve the problems of conventional protection caused by HWACT, a novel integrated protection based on multi- requency domain information is proposed in this paper, which uses both the power frequency information and transient information. The integrated protection based on multi-frequency domain information takes advantages of power frequency and transient protections, which can not only improve the performance of traditional protection of AC transmission line but also realize fast fault judgment by transient travelling wave protection.     

利用单端暂态量实现超高压输电线路 全线速动保护新原理研究（一）——故障暂态过程分析及实现单端暂态量保护的可行性

在综述暂态量保护特别是反应是单端暂态量的超高压输电线路全线速动保护的基础上,利用输电线路的波传导方程分析了故障暂态过程是由于故障点行波在输电线路上多次折、反射的叠加而形成。母线的杂散电容和阻波器等的存在,使得区内、外故障产生的暂态分量有差异,这种差异主要表现在暂态电压、电流波形的高频分量部分。利用DSP硬件手段和小波分析的数学工具,可以构成单端暂态量保护,实现全线速动。     

基于多分辨形态梯度的超高压输电线路无通信全线速动保护新方法

由于超高压输电线路母线上的杂散电容对高频信号有很强的过滤作用,在区内外短路故障时保护安装处获得的高频分量的大小有明显不同,文章据此提出一种基于数学形态学的超高压输电线路无通信全线速动保护新方法。该方法利用多分辨形态梯度对故障信号进行形态学分解,提取故障暂态电流信号的谱能量来实现区内外故障的识别。保护判据由选定的2层分解系数的谱能量之比来构成。仿真试验表明,只要母线杂散电容和采样频率满足一定的条件,该方法在各种故障条件下均能准确判断故障,具有很好的选择性,并且有很强的抗过渡电阻能力,对末端短路故障的反应灵敏度更高。