UHVDC换相失败对差动保护的影响及解决方法

交直流混联系统中,交流系统发生故障时导致直流系统侧发生换相失败,交流侧在故障工况下的电气特征发生较大差异,使得交流输电线路差动保护的动作量和制动量均受到影响,可导致保护的误动作.通过分析换相失败时直流侧电流馈入交流系统引发的电流相角差差异较大这一故障特征,提出一种改进的差动保护新算法.通过故障分析和PSCAD/EMTDC仿真验证,改进的差动保护在各种故障情况下均能正确动作.     

基于故障契合度的广域后备保护算法

提出一种基于方向电流保护契合度的广域后备保护算法,在电网故障运行情况下通过电流保护动作权重值和保护装置实际动作状态来构建保护动作期望函数;在电网正常运行情况下通过电流保护权重值、故障位置的概率以及保护装置理论动作状态来构建保护动作适应度函数。通过将保护动作期望函数和保护动作适应度函数相除后得到电流保护契合度,通过契合度值来判断故障线路。最后在电磁暂态仿真软件PSCAD(Power Systems Computer Aided Design)中通过双端电源供电系统和IEEE14节点主动配电网对该算法的正确性进行了验证。     

基于边界电流的柔性直流线路保护新方案

基于模块化多电平换流器的柔性直流输电线路保护技术越来越受到关注,由于MMC-HVDC与传统高压直流输电有所差别,提出一种基于边界电流的新型柔性直流线路保护方案。通过对MMC-HVDC直流线路在不同位置发生各类故障时线路边界电流波形的变化特征进行分析,当线路发生内部故障时,其暂态过程中线路整流侧出口电流值明显大于逆变侧出口。当线路发生外部故障时,两端电流值则无明显差异。在此基础上,提出基于边界电流波形差异度的MMC-HVDC直流线路保护判据,并在PSCAD/EMTDC中搭建双端MMC-HVDC模型。大量的仿真结果表明,该保护方案能够正确地判别区内故障和区外故障,具有较高的可靠性。     

MMC-HVDC交流侧不对称故障特性分析与保护策略

为研究模块化多电平换流器(MMC)交流侧不平衡故障机制及其针对性的保护策略,提升系统运行稳定可靠性,分离交流量的正序和负序分量,对三相电网电压不平衡故障下MMC-HVDC系统数学建模,分析其交流、直流电压及子模块电容电压、内部电流的变化过程,提出了一种以抑制交流侧负序电流为目标的MMC交流侧不平衡故障保护控制策略。以单相接地故障为例,基于电磁暂态仿真软件平台PSCAD/EMTDC进行仿真分析,结果显示负序电压补偿控制能够显著减小MMC内部电流的交流测馈入分量,减小子模块电压的波动范围,保证了系统的持续运行能力。     

直流输电换流变压器阀侧接地故障保护动作分析

直流换流变阀侧交流接地故障具有时空离散性,造成了故障分析和保护配合的复杂性。故障发生在高压桥或是低压桥会造成阀工况的差异性,而故障点与电流互感器的安装位置也会带来保护动作的不同,故障发生时刻的不同也会带来的故障特征的差异性。本文结合某直流工程的保护配置,进行全面的保护动作校核,并指出投旁通对时故障桥应选择故障相桥臂。     

基于暂态能量流的MMC-HVDC系统故障建模及仿真分析北大核心

为分析由模块化多电平换流器(modular multilevel converters, MMC)构成的高压直流(high voltage direct current, HVDC)输电系统中的直流短路故障特性,可通过关注系统中暂态能量流(transient energy flow, TEF)的分布对MMC-HVDC系统进行暂态建模与仿真分析。对于单端MMC,可基于暂态能量守恒将半桥子模块(half bridge sub-modular, HBSM)电容等效为时变电容,建立将半桥子模块动态切换与交流汇入两个因素共同考虑在内的MMC暂态模型,分别列写并求解闭锁前后的状态方程,得到精确的MMC内部故障特征与TEF分布情况。对于复杂直流电网(HVDC grid),提出一种基于电磁暂态仿真结果的TEF分析方法,不仅可根据各部分TEF特征揭示直流故障演化规律,还可通过递推计算实现对故障电流的定量分析。最后,根据TEF流动规律提出一种考虑HBSM电容电压波动范围的暂态能量抑制策略,可有效降低故障电流并为后续故障保护争取更多时间。依据PSCAD中的仿真结果对暂态模型与能量抑制策略的正确性进行验证,同时将所提TEF分析方法应用在搭建的四端直流电网中,获取其故障传播特性。     

高压直流输电模块化多电平换流器拓扑研究

基于VSC(Voltage Source Converter)的高压直流输电为解决大规模清洁能源并网等问题提供了新方法,现已投运的VSC-HVDC工程无法有效处理直流故障。阐述传统H-MMC拓扑无法快速有效阻断直流侧故障电流的原因,重点对比分析目前已提出的3类具备直流侧故障切除的改进型换流器拓扑结构的共性与不同点,研究其清除直流侧故障的机理。通过PSCAD/EMTDC软件对不同拓扑组成的换流器进行仿真分析,验证了提出的换流器阻断直流侧故障电流的机理,改进型拓扑组成的换流器具有较好的应用前景。     

京南水电站微机发-变组纵差保护系统设计

介绍了京南水电站微机发电机-变压器组纵差保护的设计．其原理是通过比较发电机和／或变压器两侧电流的幅值和相位实现纵差保护，当保护范围内发生故障时流入继电器的电流为两侧短路电流之和，使继电器动作．保护系统由输入输出接口变换器、处理器插件、输出单元和控制面板四部分构成；保护流程分成信号输入、信号控制和处理及信号输出三大步骤；微机保护功能通过软件实现，对两侧电流相位差和不平衡电流按输入参数预先进行处理，转化为两侧平衡电流判据，由差动原理依次判定后，向符合纵差保护动作条件的跳闸矩阵发出跳闸令．     

基于Park变换和Teager能量算子的晶闸管逆变器保护新方法

在高压直流输电系统中,晶闸管逆变器直流差动保护误动于区外故障,以晶闸管逆变器作为研究对象,提出了基于Park变换和Teager能量算子的晶闸管逆变器保护新方法。首先,利用Park变换分析逆变器交流侧电流,建立和直流侧电流的平衡关系,提出主判据;其次,采用逆变器交流侧接地故障的零序电流和逆变器交流侧电流的Teager能量算子作为辅助判据;最后,通过PSCAD仿真将该保护和传统直流差动保护进行比较。结果表明：该保护可有效解决传统直流差动保护误动于区外故障的问题,对于直流差动保护不能动作区内的相间短路故障,该保护方法可正确动作。     

基于PSCAD的牵引供电系统建模与短路电流仿真

在地铁牵引供电系统馈线保护方式中,电流变化率及电流增量保护是地铁供电系统中常用的保护方式。然而从地铁故障录波得到的众多故障波形看,故障电流常存在幅值很高的冲击电流而后振荡衰减的特点。电流变化率及电流增量保护方式假设的故障电流按指数规律变化的特点与史际情况有出入。笔者基于PSCAD对供电系统进行建模,分析了整流器对短路电流中暂态电流冲击的影响,考虑到实际电器短路瞬间漏抗增大,对PSCAD中的实际电器做了--一定的改进,最后得到的仿真波肜与实际短路电流波肜十分吻合。对基于电流变化量原理的保护研究以及误动作的排除及其相关问题的研究具有卜分重要的意义。     

双馈风电场送出变保护动作特性仿真分析

作为双馈风机实现低电压穿越的重要措施,Crowbar保护的投入会导致短路电流频率发生偏移.而目前双馈风电场送出变仍使用常规变压器保护,风电场短路电流的频偏特性会导致基于工频量的传统变压器保护动作性能受到影响.选取全电流差动、故障分量电流差动和复合电压启动过流三种保护作为研究对象,在Matlab/Simulink中建立带Crowbar保护的双馈风电场送出系统和保护仿真模型,分析三相、两相以及匝间短路故障下,风电场短路电流频率偏移对三种保护的动作性能影响.仿真结果表明:全电流差动保护和故障分量电流差动保护电流差动元件和二次谐波制动元件均受到频率偏移的影响,导致动作时间延迟,而复合电压启动过流保护不能准确动作.     

高压交直流混合输电直流线路远后备保护研究

在仿真软件PSCAD/EMTDC中的CIGRE直流输电标准测试系统中加入直流线路自动再起动顺序控制,模拟直流线路不同位置及经过渡电阻接地故障,根据线路自动再起动控制过程中控制系统失灵时换流变压器网侧电压电流的变化规律,提出采用低电流保护作为直流线路的远后备保护,达到优化和完善直流线路后备保护的目的。仿真结果表明低电流保护动作可靠、逻辑简单、易于实现。     

复杂电磁暂态下变压器差动保护异常动作行为分析及对策

随着电力系统结构与组成的复杂性增加,变压器差动保护发生原因不明的误、拒动作几率明显上升,给电网安全带来隐患,也影响工业生产的正常运行.分析变压器经历外部故障切除、有载合闸、非线性负荷投入、换流变合闸等复杂电磁暂态过程时基于二次谐波制动的差动保护误动的机理,指出TA局部暂态饱和、非线性特性元件的相互作用是造成上述保护误动的根本原因.并对换流变压器差动保护在故障情况下长延时动作的原因进行分析,基于相电压突变量和差流突变量的时差,提出一种能有效解决上述问题的变压器差动保护判据。在任何非故障的异常情况下,该时差总是存在,而内部故障时该时差很小,可以将变压器故障和其经历的异常运行状态相区分.通过大量的试验对该判据的可行性和有效性进行验证.     

CVT暂态引起距离保护超越的研究

利用EMTDC/PSCAD和Matlab进行仿真实验后发现,受电容式电压互感器(CVT)暂态影响,采用传统傅氏算法,发生反方向出口故障时距离保护可能会发生超越现象,而发生正方向出口故障时保护会延迟动作,对距离保护超越的原因进行定量分析后,提出了利用改进半波傅氏算法配合提高低压距离继电器门槛值或扩大小矩形动作区范围的改进方案,解决了CVT暂态引起的距离保护超越问题,并通过仿真验证了该方案的可行性。     

20kV闭环运行配电网的快速电流保护方案

在20 kV闭环运行的配电网中,由于供电密度大、环网长度短且采用电缆供电,导致传统电流保护难以满足。针对上述特点,提出了一种20 kV配电网合环运行无通道保护新方法。该方法根据本端相电流的变化来判别对端断路器的动作状态,并通过加速保护的时间配置来确定故障区间,最终实现本端保护相继动作。通过PSCAD/EMTDC仿真,验证了该方法的可靠性与速动性。     

一起两点接地故障引起主变保护动作的分析

结合保护装置动作情况,对一起主变保护动作事故进行分析。中性点不接地系统异相两点接地的故障波形很有特点,通过一次设备动作情况,对故障波形进行深入分析,对保护动作逻辑进行充分论证。35k V某线路C相发生单相接地,主变35k V引下线A相绝缘套管绝缘下降形成击穿接地,这两个故障点一个在差动保护范围内,另一点在差动保护范围外,这两点为故障电流提供通道,导致故障的发生。深入的分析和对波形产生原因的探讨,为以后同类型故障分析提供参考。     

并联型有源电力滤波器的故障仿真及过流保护

针对并联型有源电力滤波器在电网运行中的安全保护要求,采用电力系统仿真软件EMTDC／PSCAD,建立了并联型有源电力滤波器在电力系统运行中的时域仿真模型,并对有源电力滤波器在系统发生各种短路故障情况下的动态运行特性进行了仿真研究,对系统短路故障情况下APF的暂态进行了机理分析．针对APF的过流故障提出了一种限流保护方案,当APF发生过流期间,通过切脉冲将APF电流限制在允许范围内,并使APF在其能力范围内继续起到补偿的作用,并通过仿真研究验证了该保护方案的有效性．     

特高压换流变压器差动保护适用性分析及其改进方法

特高压换流变压器具有特殊的结构和运行方式且与非线性元件换流器相连,导致其与交流变压器特性不同,传统变压器保护原理可能不再适用。文中分析了传统基于二次谐波制动的比率式差动保护在特高压直流输电系统中的适用性;针对传统变压器保护在换流变压器阀侧发生单相接地故障时出现严重延时的问题,利用该工况下差流中的直流分量大、励磁涌流时直流分量小的特点,在传统变压器保护原理的基础上提出一种基于直流分量的特高压换流变压器差动保护改进新方法;通过PSCAD仿真验证了改进新方法的可行性。     

智能变电站新型集成保护研究

大电网的发展及用户供电质量的提高要求智能变电站提供更加灵活、快速、可靠地保护。利用智能变电站信息共享的优势,提出了基于电流差动原理的集成保护新方案。该方案集成了变压器和母线为保护对象,根据其处于制动状态或者差动状态来实现故障定位;对集成保护方案的电流差动保护进行了改进,采用修正的差动电流补偿励磁电流的影响,不需要附加制动或闭锁技术,消除了内部故障时二次谐波制动导致的延时。利用PSCAD仿真软件构建了变电站仿真模型,对不同运行情况进行了全面仿真,验证了该方案的正确性。     

基于测量波阻抗的同杆双回输电线路故障识别

为提高行波保护在同杆双回输电线路上的灵敏性与可靠性,提出一种基于S变换的测量波阻抗比率制动故障识别算法. 利用S变换获取母线电压与线路电流的初始行波相量,据此计算线路测量波阻抗,给出和波阻抗与差波阻抗概念,引入综合和波阻抗和综合差波阻抗. 理论分析表明：当发生区内故障时,综合和波阻抗小于综合差波阻抗;当发生区外故障时,综合和波阻抗远大于综合差波阻抗. 引入比率制动系数,将综合和波阻抗作为制动量,综合差波阻抗作为动作量,建立比率制动保护判据进行区内、外故障识别. 大量仿真结果表明,该算法判据简单,性能可靠,动作灵敏、迅速,基本不受故障初始角、故障类型、过渡电阻、噪声干扰等因素影响.